A fiat-plate or vacuum tube solar collector have been mainly used for hot water supply of house because of some being difficult to get uniform energy density, so little applied into industrial field. This study is to apply the PTC(parabolic trough collector) solar collector into industrial field such as sludge dewatering system for energy reduction. The real scale system which composed of PTC Solar Collector and Thermal Dewatering (TDW) is established. PTC solar collector is designed to produce a hot water with $80^{\circ}C$ of temperature. And size of TDW is $630{\times}630mm$. Hot water produced from PTC solar collector is supplied into heating plate of TDW, and sludge like waterworks or wastewater is dewatered. PTC solar collector with $10m^2$ of area produce energy of average 5,618 kcal. As according to results from real scale performance, solar collector takes charge 94 % of the amount that TDW consume energy which is so large part if compare with boiler. It means that PTC solar collector is useful to apply industrial field under the condition of sufficient solar radiation. And it is analyzed that TDW by PTC solar collector has an economical validity.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.8
no.1
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pp.1-9
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1984
In the utilization of solar energy most often a flat solar collector is used for solar heating, system. Since solar energy is absorbed through this solar collector, it is considered to be a most important part in the whole solar heating system. The purpose of the present investigation is to evaluate the influence of varying design parameters for thermal performances of flat-plate solar collector. By analysing these parameters, optimum design of solar collector would become possible. Specification of the existing solar collector are utilized in calculation as a starting point. Analysis is carried out numerically for "Unit Solar Collector" which is composed of fin and tube. Among design parameters. such parameters as mass flow rate per unit area, tube spacing and fin thickness are selected as variables in the computer simulation model. Results are presented for thermal performances of flat-plate solar collector for each important design parameters, so that predictions become possible through numerical analysis without performing experiments whenever it is required. required.
It is desirable to collect the solar thermal energy at relatively high temperature in order to minimize the size of thermal storage system and to enlarge the scope of solar thermal energy utilization. In this study, to develop a solar collector that has both advantages of collecting solar thermal energy at high temperature and fixing conveniently the collector system for long term period, a cylindrical parabolique concentrating solar collector (M.C.P.C.S.C) was designed, which has several rows of parabolique reflectors and thin thickness such as the flat-plate solar collector, maintaining the optical form of concentrating solar collector. The thermal performance of the M.C.P.C.S.C. newly designed in this study was analysed theoretically and experimentally. The results are summarized as follows: 1) prediction equation for outlet temperature, $T_o$, of heat transfer fluid and for the thermal efficiency, ${\eta}$, of the collector were derived as; o $$T_o=[C+B1_n(\frac{I_c(t)}{pv^3})]T_i$$ o $${\eta}=\frac{A}{A_c}\dot{m}[(C-1)+B1_n(E{\cdot}di^6\frac{I_c(t)}{\dot{m}^3})]\frac{T_i}{I_c(t)}$$ 2) When the insolation on the tilted solar collector surface, $I_c$, was $900-950W/m^2$ and the heat transfer fluid was not circulated in tubular absorber, the maximum temperature on the absorber surface was $100-118^{\circ}C$, this result suggested that the heat transfer fluid could be heated up to $98-116^{\circ}C$. The maximum temperature on the absorber surface was decreased with the increase of the collector shape factor, $L_p/L_w$ 3) There was a good agreement between the experimental and theoretical value of solar collector efficiency, ${\eta}$, which was proportional to the collector shape factor, $L_p/L_w$ 4) It is desirable to continue the study on the relationship between the collector shape factor, $L_p/L_w$, and the thermal efficiency of solar collector.
To use effectively the solar energy in greenhouse heating, a high performance solar collector should be developed. And then the size of the solar collector and thermal storage tank should be determined through the calculation of heating load. The solar collector must be set in the optimum tilt angle and direction to take daily solar radiation maximally, and the flow rate of heat transfer fluid through the solar collector should be kept in the optimum range. In this research, the performance tests of a capillary tube solar collector were performed to determine the optimum water flow rate and the results summarized as follows. 1. The regressive equations for efficiency estimations of the capillary tube solar collector in the open loop were modeled in the water flow rate of 700-l,000 $\ell$/hr. 2. The optimum water flow rate of the solar collector was estimated by the second order polynomial regression and the maximum efficiency was 80% at the water flow rate of 850 $\ell$/hr. 3. The solar thermal storage system consisted of a capillary tube solar collector and a water storage tank was tested at the water flow rate of 850 $\ell$/hr in the closed loop, and obtained the solar thermal storage efficiency of 55.2%. 4. As the capillary tube solar collector engaged in this experiment was made of non-corrosive polyolefin tubes, its weight was as light as 1/30 of the flat plate solar collector made of copper tubes. Therefore it was considered to be suitable for the greenhouse heating system.
It is essential to know the flow characteristics at the risers of Flat-plate solar collector for optimum design. For flat-plate solar collector, it is difficult to experimentally study the effect for the number of riser in the collector for the economic problem. So, this study was performed to show the flow characteristics of flat-plate solar collector with the number of riser using commercial code FLUENT 6.0. The base collector size is chosen with $2\;m^2$ as 1m by 2m in this study, the mass flow rate was estimated 0.04 kg/s using the mass flow rate of 0.02 kg/s per collector area for the certificate test. The number of riser is selected 4, 6, 8, 10, 12, and 14. Through the simulation, the conditions with the risers of 10 or 12 is shown as the optimum design conditions for conventional flat-plate solar collector considering lower pressure drop and more uniformly distributed mass flow rate for higher heat transfer rate without considering heat transfer.
Kim, Jeong-Bae;Rhie, Soon-Myeong;Yoon, Eung-Sang;Lee, Jin-Kook;Joo, Moon-Chang;Lee, Dong-Won;Kwak, Hee-Youl;Baek, Nam-Choon
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.27
no.3
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pp.155-160
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2007
This study shows the results on thermal performance test with domestic solar collector for low-temperature applications using KS, then reveals the efficiency difference between KS and EN standard. Using the test results, this study Presents the status of thermal performance with domestic solar collector including flat-plate, single evacuated, and double evacuated (with mirror or U-tube) solar collector.
This paper represents the solar collector performance with type of an evacuate double glass, and a copper tube was installed in center of collector to get a solar thermal energy. The one module of solar collector and artificial sun were used in this experiment The distance between artificial sun and solar collector was fixed at 0.5m, and this experimental condition was focused on winter season. The experiments were carried out. three times for getting a accurate data and the heat amount of one module evacuate d solar collector was estimated at out. 48 kcal/hr.
This study analyzed by simulation using TRNSYS as well as by experiment on the solar district heating system installed for the first time for the district heating system in Bundang. Simulation analysis using TRNSYS focused on the thermal behavior and long-term thermal efficiency of solar system. Experiment carried out for the reliability of simulation system. This solar system where the circuits of two different collectors, flat plate and vacuum tube collector, are connected in series by a collector heat exchanger, and the collection characteristics of each circuit varies. Therefore, these differences must be considered for the system's control. This system uses variable flow rate control in order to obtain always setting temperature of hot water by solar system. Specifically, this is a system that heats returning district heating water (DHW) at approximately $60^{\circ}C$ using a solar collector without a storage tank, up to the setting temperature of approximately $85{\sim}95^{\circ}C$ To realize this, a flat plate collector and a vacuum tube collector are used as separate collector loops. The first heating is performed by a flat plate collector loop and the second by a vacuum tube collector loop. In a gross collector area basis, the mean system efficiency, for 4 years, of a flat plate collector is 33.4% and a vacuum tube collector is 41.2%. The yearly total collection energy is 2,342GJ and really collection energy per unit area ($m^2$) is 1.92GJ and 2.37GJ respectively for the flat plate vacuum tube collector. This result is very important on the share of each collector area in this type of solar district heating system.
Kim, Jeong-Bae;Rhie, Soon-Myeong;Yoon, Eung-Sang;Lee, Jin-Kook;Joo, Moon-Chang;Baek, Nam-Choon
한국태양에너지학회:학술대회논문집
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2008.04a
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pp.215-220
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2008
This study shows the results on thermal performance test with domestic solar collector for low-temperature applications using KS, then reveals the efficiency difference between KS and EN standard. Using the test results, this study presents the status of thermal performance with domestic solar collector including flat-plate, single evacuated, and double evacuated (with mirror or U-tube) solar collector.
It is desirable to collect the solar thermal energy at relatively high temperature in order to minimize the size of thermal storage system and to enlarge the scope of solar thermal energy utilization. So far the concentrating solar collector has been developed to collect solar thermal energy at relatively high temperature, but it has some difficulties in maintaining the volumetric body of solar collector for long term utilization. On the other hand, the flat-plate solar collector has been developed to collect the solar thermal energy at low temperature, and it has advantages in maintaining the system for long term utilization, since it's thickness is thin and not volumetric. In this study, to develop a solar collector that has both advantages of collecting solar thermal energy at high temperature and fixing conveniently the collector system for long term period, a cylindrical parabolic concentrating solar collector was designed, which has two rows of parabolic reflectors and thin thickness such as the flat-plate solar collector, maintaining the optical form of concentrating solar collector. The characteristics of the concentrating parabolic solar collector newly designed was analysed and the results are summarized as follows; 1. The temperature of the air enclosed in solar collector was all the same as $50^{\circ}C$ in both cases of the open and closed loop, and when the heat transfer fluid was not circulated in tubular absorber, the maximum surface temperature of the absorber was $118-120^{\circ}C$, this results suggested that the heat transfer fluid could be heated up to $118^{\circ}C$. 2. In case of longitudinal installation of the solar collector, the temperature difference of heat transfer fluid between inlet and outlet was $4^{\circ}-6^{\circ}C$ at the flow rate of $110-130{\ell}/hr$, and the collected solar energy per unit area of collector was $300-465W/m^2$. 3. The collected solar energy per unit area for 7 hours was 1960 Kcal/$m^2$ for the open loop and 220 Kcal/$m^2$ for the closed loop. Therefore it is necessary to combine the open and closed loop of solar collectors to improve the thermal efficiency of solar collector. 4. The thermal efficiency of the solar collector (C.P.C.S.C.) was proportional to the density of solar radiation, indicating the maximum thermal efficiency ${\eta}_{max}=58%$ with longitudinal installation and ${\eta}_{max}=45%$ with lateral installation. 5. The thermal efficiency of the solar collector (C.P.C.S.C.) was increased in accordance with the increase of flow rate of heat transfer fluid, presenting the flow rate of $110{\ell}/hr$ was the value of turning point of the increasing rate of the collector efficiency, therefore the flow rate of $110{\ell}/hr$ was considered as optimum value for the test of the solar collector (C.P.C.S.C.) performance when the heat transfer fluid is a liquid. 6. In both cases of longitudinal and lateral installation of the solar collector (C.P.C.S.C.), the thermal efficiency was decreased linearly with an increase in the value of the term ($T_m-T_a$)/Ic and the increasing rate of the thermal efficiency was not effected by the installation method of solar collector.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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