research centers


Search results: Found 3

Listing 1 - 3 of 3
Sort by

Article
Experimental and Numerical Study of Closed Loop Solar Chimney Assisted with PCM and CFM as Thermal Energy Storage Collector

Authors: Talib K. Murtadha --- Hussien M. Salih --- Ali D. Salman
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2016 Volume: 34 Issue: 13 Part (A) Engineering Pages: 2450-2463
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

In this work, a test room was built in Baghdad city, with selective dimensions, while the solar chimneys (SC) where designed with aspect ratio (ar) bigger than 12 and setup to the oriented wall to the south. Collector of SC consist of paraffin wax as a phase change material (PCM) and supported by copper foam matrix (CFM), to enhance the combined of thermal energy storage material box (TESMB). Double transparent acrylic sheets covered the collector from outside. TESB supported by array of evacuated tubular collector with thermosyphon to sincere heat storage in the TESB. Results of experimental work that achieved in 25 January and 26 February refer to effectiveness using TESM in closed loop SC in day time and its effect cover the night time also. The heating system of test room is arrived to the biggest room temperature after sun set, at that moment the difference between indoor and outdoor approximately 15oC, and room temperature value still bigger after five hours from sun- set with a different in temperature by approximately 8 oC. Numerical solution done by employing CFD with solution the PDE’s that present continuity, momentum, energy equations, by using the FVM with algebraic forms of turbulent viscosity and diffusion coefficient and employing turbulent standard (k-ε)model. The comparison between numerical and experimental results indicated that the heat transfer inside test room is dominate by condition, also results shows acceptable convergence in velocity and temperature profile, while the experimental results for air flow inside SC gap appears the turbulent behavior in most duration time.


Article
Experimental Study Using the Passive Solar Chimney for Evaporative Cooling With PCM and CFM as a Thermal Energy Storage
دراسة عملية لاستخدام المدخنة الشمسية السلبية في التبريد ألتبخير مع مادة ثنائية الطور ومصفوفة رغوة النحاس كخزان حراري

Authors: Ali D. Salman علي داود سلمان --- Hussien M. Salih حسين مجيد صالح --- Talib K. Murtadha طالب كشاش مرتضى
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2016 Volume: 12 Issue: 3 Pages: 80-98
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

In this work, a test room was built in Baghdad city, with (2*1.5*1.5) m3 in dimensions, while the solar chimneys (SC) were designed with aspect ratio (ar) bigger than 12. Test room was supplied by many solar collectors; vertical single side of air pass with ar equals 25, and tilted 45o double side of air passes with ar equals 50 for each pass, both collectors consist of flat thermal energy storage box collector (TESB) that covered by transparent clear acrylic sheet, third type of collector is array of evacuated tubular collectors with thermosyphon in 45o instelled in the bottom of TESB of vertical SC. The TESB was made from metallic iron sheets as a shell and fuelled by paraffin wax as phase change material (PCM). The PCM supported by copper foam matrix (CFM) to enhance thermal conductivity of wax. When heat is released from TESB to the air, a buoyancy force will be generated in chimney gaps. Then a difference in pressure between inside and outside test room leads to induce the air flow to test room through wet corrugated cellulose pad, where evaporative cooling (EC) occurs. Results of experimental work, that achieved in June, for 12 to24 hour in the test day, refer to effectiveness using EC to decrease the room temperature comparing. The system reduces test room temperature of up to 8.5~9.2 oC in 11:00 am to 3:00 pm and at highest effectiveness of EC, while minimum reduces in temperature of up to 3.5 oC in 8:00pm to 3:00 am. Also, the results showed the affectivity to using the TESB, during the night time for ventilation and EC, with lower effectiveness than from day time. The range of EC effectiveness equals 30.5-37.5 with a natural vent, while The maximum air change per hour (ACH) equals (3.8-6.187), and the maximum mass flow rate is equal to (36.651 kg.hr-1) at experimental evaluation of the system’s discharge coefficient value 0.371.

خلال هذه الدراسة العملية, تم بناء غرفة اختبار معزولة بحجم (2*1.5*1.5) متر لكل من الطول والعرض وارتفاع الغرفة المبنية في في مدينة بغداد . بينما صمم كلا المداخن الشمسية ضمن نسبة طول الى عرض الفجوة الهوائية بمقدار اكبر من القيمة الحرجة 12. جهزت غرفة الاختبار بعدة أنواع من المجمعات الشمسية, فهنالك المدخنة العمودية الثابتة ذات الخزان الحراري المسطح والمدهون بدهان اسود غير لماع ومغلفة بسطح نفاذ للضوء وعازل حراريا, وهنالك المدخنة المائلة بزاوية 45 درجة والموصولة بالتوالي مع المدخنة الثابتة لزيادة ارتفاع المدخنة الكلي وتحسين توليد قوة الطفو, في هذه المدخنة ثلاثة خزانات حرارية على طول المدخنة مع وجود فجوتي هواء على طرفي المجمع لجريان الهواء خلالهما من خلال توليد قوة الطفو الازمة عن طريق زيادة انتقال الحرارة الى الهواء مع تامين منع حدوث جريان هواء خلفي. كما تم زراعة مجموعة من الانابيب الزجاجية المزدوجة والمفرغة من الهواء والتي في داخل كل واحده منها انبوب حراري وبدون حشوة (ثرموسايفون) حيث توصل هذه الانابيب المميلة بزاوية 45o الى النصف السفلي من الخزان الحراري للمدخنة الشمسية العمودية الثابتة. تم خزن حرارة الإشعاع الشمسي في المدخنة الشمسية باستخدام خزانات معدنية مغلونة تحتوي على مواد متغيرة الطور لها قابلية على خزن الحرارة ومدعمة برغوة معدنية لتحسين الموصلية الحرارية لمادة الخزن. تستخدم الحرارة المخزونة لتوليد قوة الطفو ومن ثم حث الهواء خلال المدخنة الشمسية وعمل تخلل ضغط داخل الغرفة, للسماح للهواء الخارجي النقي بالدخول عبر فتحات تحتوي على حشوه سليلوزية لها القابلية على امتصاص الماء, وبمرور الهواء فوق سطح الحشوة المبتلة مما يؤدي إلى حدوث التبريد ألتبخيري. أظهرت النتائج العملية والتي تم إجرائها في بداية ومنتصف الشهر السادس, إلى إمكانية خفض درجة حرارة حيز الاختبار ضمن فترة اختبار 24 ساعة متواصلة, حيث إن اقل فرق درجة حرارة بين حيز الاختبار وظرف الهواء الخارجي كانت ما يقارب 3.5 درجة مئوية عند الساعة 20:00 مساءا وكذلك بفرق مماثل يحدث عند الساعة 03:00 صباحا, اما اعلى فرق في درجة الحرارة بمقدار 9.2-8.5 درجة مئوية ويحدث خلال 11:00- 15:00 من عمر فترة الاختبار. كما أظهرت النتائج فعالية استخدام الخزن الحراري الشمسي, لفترة ما بعد المغيب مع ملاحظة انخفاض في فعالية التبريد التبخيري , بلغت مدى فعالية التبريد التبخيري 30.5- 37.5 ضمن جريان الهواء الطبيعي, اما تهوية الحيز فكان بمعدل (3.8-6.187) خلال الساعة ضمن معامل تدفق خلال المنظومة 0.371, واكبر معدل تدفق كتلي للهواء فكان بمقدار .(36.651 kg.hr-1)


Article
Transient Behavior Analysis for Solar Energy Storage in PCM-CFM Material Using Equivalent Heat Capacity Method as Storage Model
تحليل السلوك غير المستقر لطاقة الأشعة الشمسية المخزنة في المادة ثنائية الطور المدعمة برغوة النحاس باستخدام طريقة السعة الحرارية المكافئة كنموذج خزن

Authors: Ali D. Salman علي داود سلمان --- Hussien M. Salih حسين مجيد صالح --- Talib K. Murtadha طالب كشاش مرتضى
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2018 Volume: 14 Issue: 2 Pages: 40-57
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

A paraffin wax and copper foam matrix were used as a thermal energy storage material in the double passes air solar chimney (SC) collector to get ventilation effect through daytime and after sunset. Air SC collector was installed in the south wall of an insulated test room and tested with different working angles (30o, 45o and 60o). Different SC types were used; single pass, double passes flat plate collector and double pass thermal energy storage box collector (TESB). A computational model based on the finite volume method for transient tw dimensional domains was carried out to describe the heat transfer and storage in the thermal energy storage material of collector. Also, equivalent specific heat method was employed to describe the heat storage and release in the mushy zone. Experimental results referred to an increase in thermal conductivity of paraffin wax that supported by copper foam matrix more than ten times. While the ventilation effect was still active for hours after the sun set, depending on the heat storage amount. Maximum ventilation mass flow rate with TESB collector was recorded with value equals to 36.651 kg/hr., when the overall discharge coefficient that was calculated for the system equals to 0.371. Experimental results showed that the best working angle range was 45~60o, and the highest air to the collector approaching temperature appeared to the double passes flat plate collector. Results gave greater heat storage efficiency of (47)% when the maximum solar radiation was 780 W/m2 at 12.00pm, while the energy summation through duration charge time was 18460 kJ. Computational results, depending on the equivalent heat capacity method for heat storage or release from phase change material that supported by copper foam matrix, showed the behavior of paraffin wax melting and solidification situation through periodic for charge and released heat from the solar collector. Also, these results gave agreement approaching the experimental results for the heat storage in the combined heat storage material, with standard error of 16.8%.

تم استخدام الشمع البرافيني المدعم برغوة النحاس بوصفه مادة خزن حراري وتوظيفه ضمن المدخنة الشمسية ثنائية المجرى للحصول على تأثير التهوية او التهوية مع التبريد ألترطيبي خلال وبعد غياب الشمس. المدخنة الشمسية تم تنصيبها ضمن الجدار المواجه الى الجنوب لغرفة الاختبار المعزولة حراريا والتي تم فيها اختبار المدخنة الشمسية ضمن زاوية عمل مختلفة (60o, 45o and 30o) ولثلاثة انواع من المداخن الشمسية وهي المدخنة ذات الممر الهوائي الأحادي والمزدوج فضلا عن المدخنة ذات الممر الهوائي المزدوج ذي ماص حراري بشكل صندوق خزن حراري يحوي مادة الشمع البرافيني المدعم برغوة النحاس. تم بناء برنامج محاكاة لحل النموذج الحسابي للجزء غير المستقر (العابر) وذلك باستخدام طريقة الحجوم المحددة، حيث ان انتقال الحرارة وخزنها تم تمثيله عن طريق المعادلات الحاكمة (معادلة) الطاقة والتي تم استخدامها بشكل دالة لدرجة الحرارة، كذلك تم توظيف طريقة الحرارة النوعية المكافئة لوصف خزن الحرارة في المنطقة الثنائية الطور الانتقالية والتي تعد من أسهل الطرائق وادقها المستخدمة في وصف انتقال الحرارة وخزنها في المادة ثنائية الطور والمتحوله من الصلب الى السائل وبالعكس وبفعل كسب او فقدان الحرارة. النتائج العملية أشارت الى زيادة الموصلية الحرارية بعشرة اضعاف للمادة ثنائية الطور بعد تدعيمها برغوة النحاس، بينما تأثير التهوية يبقى فعالا ولمدة ساعات مع تأثير اقل بعد غياب المصدر الحراري (الشمس) وبالاعتماد على السعة الحرارية المخزونة. بينت النتائج العملية ان اكبر معدل تدفق كتلي للهواء تم تسجيله بمقدار36.651 kJ/hr. والتي عندها قيمة معامل التدفق المحسوب لهذه المنظومة بمقدار 0.371. كذلك اظهرت النتائج العملية أفضل زاوية عمل 45o-60o، وان نسبة اقتراب درجة حرارة الهواء من درجة حرارة السطح الماص والتي اظهرت اعلى قيمة عند المدخنة الشمسية ثنائية المجرى, اظهرت النتائج العملية ان المدخنة الشمسية ذات مواد الخزن الحرارية تظهر تأثير لفترة طويلة حتى بعد غياب الشمس لكن مع تأثير حراري اقل نتيجة الحفاظ على درجة حرارة مستقرة تمثل درجة الانصهار للمادة الثنائية والتي تحدد فيها درجة الحرارة بالثبات على الرغم من اكتساب الحرارة، النتائج أشارت الى اعلى كفاءة لخزن الحرارة ضمن مادة الخزن المركبة وبمقدار 47% عند اعلى مقدار للإشعاع الشمسي 780W/m2 ضمن ظروف الاختبار عند وقت الاختبار 12:00 pmوالسبب في ذلك يعود الى اكتساب الهواء المار في المدخنة جزء من الحرارة المخزنة لدوام استمرارية عمل المنظومة وهذا يحدث بسبب فرق درجات الحرارة , بينما سجل مجموع الطاقة خلال مدة الشحن الحراري بمقدار18460 kJ . النتائج الحسابية أظهرت سلوكا منطقيا لذوبان الشمع وتصلده خلال مدة شحن الحرارة واطلاقها بوجود الرغوة المعدنية، مع تقارب منطقي للنتائج النظرية من العملية وبمعدل خطا يصل الى 16.8% حيث تم اعتماد طريقة الحرارة النوعية المكافئة لحساب الحرارة المخزونة في المادة ثنائية الطور المدعمة برغوة النحاس.

Listing 1 - 3 of 3
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (3)


Language

Arabic and English (2)

English (1)


Year
From To Submit

2018 (1)

2016 (2)