水を利用したソーラーパラボラコレクターの実験研究

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7398 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

限られた実験研究は、多層カーボンナノチューブ (MWCNT)、つまり低体積濃度の太陽放物面コレクター内の界面活性剤を含む水ナノ流体に関するものでした。 大量の濃縮されたナノ流体では、作動流体の粘度の増加とナノ粒子のコストの増加により、圧力損失がさらに大きくなりました。 したがって経済的ではありません。 この報告書は、太陽放物面集光器用途における効果的な熱伝達を確立するために、低体積濃縮 MWCNT 水ナノ流体にドデシル ベンゼン スルホン酸ナトリウム (SDBS) 界面活性剤を使用することを試みました。 安定した MWCNT-水ナノ流体は、0.0158、0.0238、および 0.0317 の体積濃度で調製されました。 実験は、ASHRAE 規格に従って 6、6.5、7 L/min の流量で 10:00 から 16:00 まで実施されました。 作動流体の流量が 7 L/min の場合、作動流体と吸収管の間の温度差が最小限に抑えられると、熱伝達が向上します。 水中の MWCNT の体積濃度が増加すると、水と MWCNT ナノ粒子の間の表面積の相互作用が強化されます。 これにより、流量 7 L/min で太陽放物線集光器の最大効率が 0.0317 vol% となり、蒸留水よりも 10 ～ 11% 高くなります。

エネルギー需要の増加と、地球温暖化や化石燃料の有害排出などの問題により、再生可能エネルギー源への移行が進んでいます。 太陽エネルギーは、現在のエネルギー需要を満たす有望な選択肢の 1 つでした。 太陽エネルギーは、太陽集熱器と太陽電池から得ることができます。 太陽電池は太陽エネルギーを電気エネルギーに直接変換し、太陽熱集熱器は高温用途に使用されます。パラボラ集光器は、150 ～ 400 °C1 で動作する線形集光器タイプの太陽熱集熱器です。 パラボラコレクタは、太陽放射を反射して放物線の形状を有するミラーまたはコレクタと、ミラーからの放射を受け取り、ミラーの焦点位置に配置される吸収管または受光管とから構成される。 吸収管は熱を作動媒体に伝達します。 この加熱された流体は産業用途や発電用途に利用されます。 レシーバーチューブと作動媒体を変更すると、パラボラコレクター内の熱伝達が強化されます。 レシーバーチューブの変更とは、レシーバーチューブの材質の変更、レシーバーチューブへの熱コーティングの適用、レシーバーチューブの設計の変更、レシーバーチューブの内面の変更、レシーバーチューブの外面への効果的なガラスカバーの追加を意味します。 レシーバーチューブには、より高い熱伝導率の材料が選択されました。 作動流体の前進は、ベース流体にナノ粒子を導入することによって達成でき、そのような流体はナノ流体として知られている。 ナノ流体におけるナノ粒子の役割は、作動流体の熱伝導率を高めることで熱伝達を高めることです。 したがって、ナノ流体ではより高い熱伝導率のナノ粒子が使用されます。 多くの研究者が、ナノ流体の体積濃度、体積流量、および吸収管の材料が太陽放物面集光器の性能に及ぼす影響について研究してきました。 気象条件や日射量の影響も考慮されます。 上記のパラメーターについて詳細な文献レビューが実行されました。これについては以下で説明します。 実験は、機能流体として体積分率 0.2 および 0.3 vol% の CNT オイルを使用して、レシーバーチューブのさまざまなコーティングと材料について実行されました。 実験は、吸収管の光学的および熱的性能をチェックするために、パラボラコレクタを使用して実施されました。 彼らは、黒色クロムメッキを施した真空銅管が良好な結果をもたらすことを発見しました2。 実験作業は、銅の吸収管上に 20 ～ 40 nm の CNT ナノ粒子をコーティングすることによって実行されました。