Thermal performance of a glass ball solar cooker

الملخص AR

استخدم نموذج لطباخ شمسي مكون من كرة زجاجية فارغة قطرها 35 سم و بها فتحة علوية قطرها 15سم، وضع بداخلها إناء اسطواني من الألمونيوم المطلي من الخارج باللون الأسود قطره 12 سم و ارتفاعه 20 سم.

وضعت الكرة الزجاجية بداخل طبق معدني قطره 80 سم و عمقه 15 سم مغطى بطبقة فضية ليعكس الأشعة الشمسية ووضع أسفل الكرة أسطوانة من الخشب بقطر 15 سم و ارتفاع 10 سم.

اختبر أداء هذا النموذج من خلال دراسة تأثير كل من (شدة الأشعة الشمسية ، درجة حرارة الهواء الجوي، سرعة الرياح و أخيراً الرطوبة النسبية للهواء الجوي ) على درجة حرارة المادة الموضوعة داخل إناء الطباخ الشمسي.

ولقد أظهرت النتائج ما يأتي: 1 – بزيادة شدة الأشعة الشمسية تزداد درجة حرارة المادة الموضوعة داخل إناء الطبخ ، وباستخدام برنامج Excel للحصول على أفضل معادلة توقع تصف العلاقة بين شدة الأشعة الشمسية ( R, W/m2 ) ودرجة حرارة الماء داخل الإناء (Tw) تم الحصول على المعادلات الآتية : Twi = 0.0943 R + 21.60 R2 = 0.86 Two = 0.0654 R + 21.60 R2 = 0.94 حيث Twi درجة حرارة الماء للطبخ عند استعمال عاكس الشمسي Two درجة حرارة الماء دون استخدام العاكس الشمسي .

2 – تقل درجة حرارة الماء داخل إناء الطبخ بزيادة سرعة الهواء الجوي (W)و المعادلة التالية توضح العلاقة بين سرعة لهواء الجوي و درجة حرارة الماء داخل الإناء : Twi = 169.25 W - 0.3164 R2 = 0.86 Two = 127.21 W – 0.3023 R2 = 0.81 3 – لم يكن هناك تأثيراً قوي للرطوبة النسبية للهواء الجوي على درجة حرارة الماء و على أداء الطباخ الشمسي.

4 – نجح النموذج في الوصول لدرجة غليان الماء (1 كجم)خلال 90 دقيقة وذلك في وجود العاكس الشمسي و كذلك نجح في طهي الأرز (0.5 كجم) خلال زمن قدرة 165 دقيقة و البيض (عدد 4 بيضة) خلال 175 دقيقة بدون ماء و خلال 195 دقيقة مع وجود الماء، بينما فشل الطباخ في أداء نفس المهام في غياب العاكس الشمسي .

تم دراسة السلوك الحراري للشعاع الشمسي داخل النموذج في وجود العاكس الشمسي وتوصلت نتائج التحليل الرياضي إلى معادلة حساب كفاءة الطباخ الشمسي ( ) كما يلي :  = (mc)f (Tfmax – Tfi) / (R Ab ref t) حيث m وزن المادة داخل الإناء بالكيلو جرام، c الحرارة النوعية للمادة داخل الإناء بالجول / كجم .

م5 ، Tfi درجة الحرارة الابتدائية للمادة م5 ، Tfmax درجة الحرارة القصوى للمادة م5 ، R شدة الشعاع الشمسي بالوات / م2 ، Ab المساحة السطحية للإناء دون القاعدة (م2)، ref كفاءة العاكس الشمسي %، t الزمن اللازم للوصول إلى درجة الحرارة القصوى للمادة Tfmax .

حلل النموذج إحصائياً باستخدام برنامج SAS و أنتج معادلات الانحدار التالية ذات معامل تقدير R2 قدرة 0.98 Twi = 2.41 +0.0915 R + 0.541 Ta – 0.1937 W Two = 4.24 + 0.0719 R + 0.381 Ta – 0.2003 W حيث Ta درجة حرارة الهواء الجوي م5.