Modelling and Simulation of Heat Exchange in Single-Phase Flow of Nanofluids Through the Parabolic-Trough Collector's Solar Receivers

Das Kapitel befasst sich mit der Modellierung und Simulation des Wärmeaustauschs im einphasigen Fluss von Nanofluiden durch Parabolrinnenkollektorsolarempfänger. Er beginnt mit der Diskussion über die Bedeutung der Solarenergie und die Herausforderungen, vor denen sie steht, insbesondere in Bezug auf Intermittenz und hohe Investitionskosten. Das Kapitel stellt dann Technologien für konzentrierte Solarenergie (CSP) vor, wobei der Schwerpunkt auf Parabolrinnenkollektoren (PTCs) als das am weitesten verbreitete und effizienteste System liegt. Der Einsatz von Nanofluiden zur Verbesserung der optischen Leistung und des Wärmeübergangs im Röhrenabsorber wird untersucht, wobei der Schwerpunkt auf den thermophysikalischen Eigenschaften von Nanopartikeln liegt. Die Methodik umfasst numerische Simulationen mit CFD-Codes, um Wärmeübertragungsphänomene und die Auswirkungen von Volumenanteilen und -typen von Nanopartikeln unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu analysieren. Die Ergebnisse zeigen, dass Nanopartikel den Wärmeübergang im Vergleich zu konventionellen Flüssigkeiten signifikant verbessern, wobei metallische Nanopartikel die höchste Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse und ihrer Auswirkungen auf die Verbesserung der solaren Energieeffizienz durch den Einsatz von Nanofluiden.