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【24h】

Adoption of nanofluids in low-enthalpy parabolic trough solar collectors: Numerical simulation of the yearly yield

机译：低焓抛物槽太阳能集热器中纳米流体的采用：年产量的数值模拟

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摘要

Energy demand in the world is continuously increasing and fossil fuels resources must be replaced by renewable resources with lower environmental risk factors, in particular CO2 emissions. Concentrating solar collectors appear to be very promising for that purpose. Thus, this work presents a numerical analysis for the evaluation of the yearly yield of a low-enthalpy parabolic trough solar collector (PTC). To increase the thermal efficiency of such systems, six water-based nanofluids at different weight concentrations are investigated: Fe2O3 (5, 10, 20 wt%), SiO2 (1, 5, 25 wt%), TiO2 (1, 10, 20, 35 wt%), ZnO (1, 5, 10 wt%), Al2O3 (0.1, 1, 2 wt%), and Au (0.01 wt%). The simulation environment was validated by experimental tests using water as heat transfer fluid, in two prototypes of PTC located in the city of Ancona (central Italy), while the convective heat transfer coefficient of nanofluids was measured through a dedicated apparatus. A typical meteorological year was built to perform the simulation, which presents a time-resolution of one hour. A specific arrangement for the PTC was defined, while different inlet fluid temperatures were considered at a mass flow rate of 0.50 kg/s: 40, 50, 60, 70, and 80 degrees C. For this last temperature, the variation in flow rate was also studied (at 1 kg/s and 1.5 kg/s). Results show that only Au, TiO2, ZnO, and Al2O3 nanofluids at the lower concentrations, present very small improvements compared to the use of water, while increasing the concentration of nanoparticles no advantage with respect to water appears. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.
机译：世界上的能源需求正在不断增加，必须用具有较低环境风险因素（尤其是二氧化碳排放量）的可再生资源替代化石燃料资源。为此，聚光太阳能收集器似乎非常有前途。因此，这项工作提出了一个数值分析，用于评估低焓抛物槽太阳能集热器（PTC）的年产量。为了提高此类系统的热效率，研究了六种不同重量浓度的水基纳米流体：Fe2O3（5、10、20 wt％），SiO2（1、5、25 wt％），TiO2（1、10、20 ，35重量％），ZnO（1、5、10重量％），Al 2 O 3（0.1、1、2重量％）和Au（0.01重量％）。通过在位于意大利中部安科纳市的PTC的两个原型中，使用水作为传热流体的实验测试对模拟环境进行了验证，同时通过专用设备测量了纳米流体的对流传热系数。建立了一个典型的气象年份来进行模拟，其时间分辨率为一小时。定义了PTC的特定布置，同时在质量流量为0.50 kg / s时考虑了不同的入口流体温度：40、50、60、70和80摄氏度。对于最后一个温度，流量的变化还进行了研究（分别为1 kg / s和1.5 kg / s）。结果表明，与使用水相比，只有Au，TiO2，ZnO和Al2O3纳米流体的浓度较低，与水的使用相比，改进很小，而纳米颗粒的浓度相对于水却没有优势。 （C）2016 Elsevier Ltd.保留所有权利。

著录项

  • 来源
    《Energy Conversion & Management》 |2016年第6期|306-319|共14页
  • 作者

    Coccia Gianluca; Di Nicola Giovanni; Colla Laura; Fedele Laura; Scattolini Mauro;

  • 作者单位

    Marche Polytech Univ, Dept Ind Engn & Math Sci, Via Brecce Bianche 12, I-60131 Ancona, Italy;

    Marche Polytech Univ, Dept Ind Engn & Math Sci, Via Brecce Bianche 12, I-60131 Ancona, Italy;

    CNR, Inst Construct Technol, Corso Stati Uniti 4, I-35127 Padua, Italy;

    CNR, Inst Construct Technol, Corso Stati Uniti 4, I-35127 Padua, Italy;

    CNR, Inst Construct Technol, Corso Stati Uniti 4, I-35127 Padua, Italy;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Solar energy; TMY; Metal oxide; Gold; Heat demand; Efficiency;

    机译：太阳能;TMY;金属氧化物;黄金;供热;效率;

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