Thermal efficiency for passive solar chimney with and without heat storage material

Other Title(s)

الكفاءة الحرارية للمدخنة الشمسية السلبية مع و بدون مادة الخزن الحرارية

Joint Authors

Salman, Ali Dawud
Salih, Husayn Majid
Murtada, Talib Kashshash

Source

Journal of Engineering

Issue

Vol. 26, Issue 5 (31 May. 2020), pp.1-19, 19 p.

Publisher

University of Baghdad College of Engineering

Publication Date

2020-05-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

19

Main Subjects

Mechanical Engineering

Topics

Abstract AR

في هذه الدراسة تم اختبار تصاميم مختلفة من مدخنة الهواء الشمسية السلبية من خلال نصبها عند الجدار الجنوبي لغرفة اختبار معزولة مصممه لهذا الغرض.

المدخنة الشمسية تتألف من جزء عمودي ذي ممر هواء احادي مع خزان حراري شمسي يحوي مادة الخزن المتمثلة بشمع برافيني نقي مدعم برغوة النحاس، أما جزء المدخنة المائل و الذي تم اختباره بممر أحادي، ممر ثنائي و ممر ثنائي مع خزان حرارة شمسي يحوي مادة الخزن المتمثلة بشمع برافيني شبه نقي مدعم برغوة النحاس.

تم الاختبار للمدخنة المائلة ضمن زوايا ميل منتقاة (60ٍ ْ، 45 ْ، 30 ْ).

تم بناء نموذج حسابي وحله باستخدام طريقة الحجوم المحددة لمحاكاة جريان الهواء خلال حيز الاختبار بتأثير المدخنة الشمسية و دعمت معادلاته الحاكمة من خلال توظيف طريقة السعة الحرارية المؤثرة لوصف الحرارة المخزونة و المتحررة للمنطقة ثنائية الطور من الشمع بالإضافة الى المناطق أحادية الطور من الصلب و السائل للشمع المدعم برغوة النحاس.

أظهرت النتائج العملية، و نتائج النموذج الحسابي الى زيادة الموصلية الحرارية للشمع البرافيني المدعم برغوة النحاس بمقدار عشرة أضعاف، بينما كان تأثير التهوية فعال لعدد من الساعات بعد غياب الشمس.

أكبر معدل للتدفق الكتلي مع الجامع الشمسي ذي صندوق الخزن الحراري تم تسجيله بمقدار 36.

65 kg / hr.

عند معامل تدفق كتلي للمنظومة بمقدار0.371 كذلك أظهرت النتائج بأفضلية الزاوية العاملة عند.

40 ْ، 60 ٍٍٍٍْ بينما كان أفضل تقارب في درجة حرارة الهواء الى درجه حرارة الجامع الشمسي و التي ظهرت عند المدخنة الشمسية ذات الممرين.

أظهر تحليل النتائج العملية الحسابية أن أعلى كفاءة خزن حراري كانت بمقدار 47% عند معامل الإشعاع الشمسي W / m2 780 عند 12 : 00 pm، بينما مجموع الطاقة الحرارية خلال فترة الشحن كانت 18460 k J، كما أشاره النتائج الى أن المدخنة ذات الممر الهوائي المزدوج و عند زاوية ميل 60 ْ أظهرت أعلى كفاءة حرارية 73% أما مدخنة الهواء الشمسية بممرين و مجمع خازن للحرارة فقد أظهرت أعلى كفاءة حرارية بمقدار70%.

Abstract EN

In this study, a different design of passive air Solar Chimney (SC) was tested by installing it in the south wall of insulated test room in Baghdad City.

The SC was designed from vertical and inclined parts connected serially together, the vertical SC (first part) has a single pass and Thermal Energy Storage Box Collector (TESB (refined paraffin wax as Phase Change Material (PCM)-Copper Foam Matrix (CFM)), while the inclined SC was designed in single pass, double passes and double pass with TESB (semi refined paraffin wax with copper foam matrix) with selective working angle ((30o, 45o and 60o).

A computational model was employed and solved by Finite Volume Method (FVM) to simulate the air induced through the test room by SC effect.

The governing equation of Computational Fluid Dynamic (CFD) model was developed by the effective heat capacity method equation to describe the heat storage and release from PCM-CFM.

Practical and computational Results referred to increase in thermal conductivity of the paraffin wax that supported by CFM than 10 times, while the ventilation effect is still active for hours after sun set amount.

The maximum ventilation mass flow rate with TESB collector was 36.

651 kg / hr., when the overall discharge coefficient equals 0.

371.

Also, the experimental results referred to the best working angle range 45~60o, while the highest approaching temperature (between air and collector) was appeared for the double passes flat plate collector.

Results gave higher heat storage efficiency 47% when the maximum solar radiation 780 W/m2 at 12.

00 pm, and the energy summation through duration of charging time was 18460 k J.

Double passes SC at 60o angle presented the highest efficiency with value approaching to 73%, while TESB collector efficiency depicted highest efficiency value 70% at 12 : 00 pm.

American Psychological Association (APA)

Murtada, Talib Kashshash& Salih, Husayn Majid& Salman, Ali Dawud. 2020. Thermal efficiency for passive solar chimney with and without heat storage material. Journal of Engineering،Vol. 26, no. 5, pp.1-19.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-972882

Modern Language Association (MLA)

Murtada, Talib Kashshash…[et al.]. Thermal efficiency for passive solar chimney with and without heat storage material. Journal of Engineering Vol. 26, no. 5 (May. 2020), pp.1-19.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-972882

American Medical Association (AMA)

Murtada, Talib Kashshash& Salih, Husayn Majid& Salman, Ali Dawud. Thermal efficiency for passive solar chimney with and without heat storage material. Journal of Engineering. 2020. Vol. 26, no. 5, pp.1-19.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-972882

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 18-19

Record ID

BIM-972882