IJE TRANSACTIONS B: Applications Vol. 27, No. 8 (August 2014) 1297-1306   

downloaded Downloaded: 195   viewed Viewed: 2038

R. Kouhikamali and M. Hassani
( Received: January 06, 2014 – Accepted: March 06, 2014 )

Abstract    The possibility of using flat plate collector in northern parts of Iran specially city of Rasht has been investigated in this paper. According to the high humidity in the northern parts of this country, diffuse radiation plays a more important role than direct radiation. This fact can change the results of delivered solar energy and the best tilt angle of the collector compared to the sunny central cities. For this purpose, maximum solar energy based on the best tilt angle is calculated first. Relative to the horizontal collector, changing the tilt angle daily, monthly, seasonally and yearly has increased the delivered solar energy 16.58%, 15.84%, 15.31% and 10.79% respectively. Then the steady state two dimensional equation of conduction for the collector plate has been solved and the length of the collector required for heating the water to a desired temperature has been obtained. 20 meters of a typical collector (10 numbers) increases the water temperature to 66 and 85ÚC in the months December and September respectively. Mean efficiency of the collectors decreases with increasing the temperature of inlet water. That is the efficiency of the first and tenth collectors is approximately 60% and lower than 10% respectively.


Keywords    Flat plate solar collector, Collector tilt angle, Thermal analysis, Collector efficiency


چکیده    این مقاله به بررسی امکان استفاده از کلکتور خورشیدی صفحهتخت در مناطق شمالی ایران به ویژه شهر رشت میپردازد. در مناطق شمالی کشور با توجه به میزان رطوبت بالا، تابش پخش سهم بیشتری را نسبت به تابش مستقیم داشته و این امر میتواند نتایج محاسبات مربوط به میزان دریافت انرژی خورشید و زاویهی بهینهی کلکتور را نسبت به شهرهای مرکزی با ساعات آفتابی بیشتر متفاوت کند. برای این منظور ابتدا بیشترین انرژی خورشیدی قابل دریافت بر اساس تغییر در زاویهی شیب کلکتور محاسبه شده است. درصد افزایش انرژی با تغییر شیب روزانه، ماهیانه، فصلی و سالانه نسبت به کلکتور افقی در این شهرستان به ترتیب 58/16، 84/15، 31/15 و 79/10 به دست آمده است. سپس معادلهی هدایت دوبعدی صفحهی جاذب به صورت پایا حل شده و طول مورد نیاز برای دستیابی به دمای دلخواه آب محاسبه شده است. طول 20 متر از یک نمونه کلکتور مطالعه شده (10 عدد کلکتور)، دمای آب را تا 66 و 85 درجهی سانتیگراد در ماه دسامبر (آذر) و سپتامبر (شهریور) بالا میبرد. بازدهی متوسط کلکتورها با افزایش دمای آب ورودی به آنها کاهش یافته به طوری که بازدهی کلکتور اول و دهم به ترتیب در حدود 60 و کمتر از 10 درصد است.


1.     Angstrom, A., "Solar and terrestrial radiation. Report to the international commission for solar research on actinometric investigations of solar and atmospheric radiation", Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society,  Vol. 50, No. 210, (1924), 121-126.

2.     Tolabi, H.B., Moradib, M. and Tolabia, F.B., "New technique for global solar radiation forecast using bees algorithm", International Journal of Engineering,  Vol. 26, No. 11, (2013).

3.     Kalogirou, S., "The potential of solar industrial process heat applications", Applied Energy,  Vol. 76, No. 4, (2003), 337-361.

4.     Duffie, J.A. and Beckman, W.A., "Solar engineering of thermal processes, John Wiley & Sons,  (2013).

5.     Gude, V.G., Nirmalakhandan, N., Deng, S. and Maganti, A., "Low temperature desalination using solar collectors augmented by thermal energy storage", Applied Energy,  Vol. 91, No. 1, (2012), 466-474.

6.     Kalogirou, S.A., "Solar thermal collectors and applications", Progress in Energy and Combustion Science,  Vol. 30, No. 3, (2004), 231-295.

7.     Kazeminejad, H., "Numerical analysis of two dimensional parallel flow flat-plate solar collector", Renewable Energy,  Vol. 26, No. 2, (2002), 309-323.

8.     Watanabe, T., Urano, Y. and Hayashi, T., "Procedures for separating direct and diffuse insolation on a horizontal surface and prediction of insolation on tilted surfaces", Transactions, No. 330, Architectural Institute of Japan, Tokyo, Japan,  (1983).

9.     Brandemuehl, M. and Beckman, W., "Transmission of diffuse radiation through cpc and flat plate collector glazings", Solar Energy,  Vol. 24, No. 5, (1980), 511-513.

10.   Holman, J., Heat transfer, McGraw-Hill, New York. (1997)

11.   Collier, J.G. and Thome, J.R., "Convective boiling and condensation, Oxford University Press,  (1994)..


International Journal of Engineering
E-mail: office@ije.ir
Web Site: http://www.ije.ir