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Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering 7/2022

20.01.2022 | Research Article-Mechanical Engineering

Thermal–Hydraulic Performance of a V-Groove Solar Air Collector with Transverse Wedge-Shaped Ribs

verfasst von: Ammar A. Farhan, Hamdi E. Ahmed, Munther A. Mussa

Erschienen in: Arabian Journal for Science and Engineering | Ausgabe 7/2022

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Abstract

The poor convective heat transfer coefficient between the absorbing plate and air could result in a decrease in the thermal efficiency of the solar air heater. A semi-analytical model was developed in MATLAB environment was used to predict the thermal–hydraulic efficiency eff) of a V-groove solar air collector (VSAC) integrated with transverse wedge-shaped ribs (TWSR) beneath the absorbing plate. The influence of design parameters, namely pitch ratio (p/e) of 5.67–15, and relative height ratio (e/Dh) of 0.02–0.07, on the thermal–hydraulic efficiency is investigated, with mass flowrates of 0.021–0.126 kg/s. The optimal values of p/e and e/Dh are examined using data for actual climatic conditions. The results indicate that the ηeff of the VSAC-TWSR is greater than that of the smooth VSAC. Moreover, the ηeff increases with increasing flowrates to a specific value and then decreases while thermal efficiency is directly proportional to the mass flowrates. In addition, the optimal thermal enhancement is achieved at p/e = 8 and e/Dh = 0.07. The thermal efficiency increases by about 8% when ribbed as opposed to smooth surface are used. The heat gain of a proposed design enhanced by about 9% and the maximum increase in the thermal–hydraulic efficiency is 9.6% compared to the smooth design when the mass flowrate is 0.084 kg/s.

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Literatur
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Zurück zum Zitat Farhan, A.A.; Sahi, H.A.: Energy analysis of solar collector with perforated absorber plate. J. Eng. 23, 89–102 (2017) Farhan, A.A.; Sahi, H.A.: Energy analysis of solar collector with perforated absorber plate. J. Eng. 23, 89–102 (2017)
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Zurück zum Zitat Duffie, J.A.; Beckman, W.A.; Blair, N.: Solar engineering of thermal processes, photovoltaics and wind, fifth edit. JohnWiley & Sons Inc, Hoboken, New Jersey (2020)CrossRef Duffie, J.A.; Beckman, W.A.; Blair, N.: Solar engineering of thermal processes, photovoltaics and wind, fifth edit. JohnWiley & Sons Inc, Hoboken, New Jersey (2020)CrossRef
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Zurück zum Zitat Hussien, S.Q.; Farhan, A.A.: The effect of metal foam fins on the thermo-hydraulic performance of a solar air heater. Int. J. Renew. Energy Res. 9, 840–847 (2019) Hussien, S.Q.; Farhan, A.A.: The effect of metal foam fins on the thermo-hydraulic performance of a solar air heater. Int. J. Renew. Energy Res. 9, 840–847 (2019)
Metadaten
Titel
Thermal–Hydraulic Performance of a V-Groove Solar Air Collector with Transverse Wedge-Shaped Ribs
verfasst von
Ammar A. Farhan
Hamdi E. Ahmed
Munther A. Mussa
Publikationsdatum
20.01.2022
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Arabian Journal for Science and Engineering / Ausgabe 7/2022
Print ISSN: 2193-567X
Elektronische ISSN: 2191-4281
DOI
https://doi.org/10.1007/s13369-021-06442-5

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