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학술저널
저자정보
Na, Mun Soo (Department of Biosystems Engineering, College of Agriculture and Life Sciences, Kangwon National University) Hwang, Joon Yeal (Department of Biosystems Engineering, College of Agriculture and Life Sciences, Kangwon National University) Hwang, Seong Geun (Department of Biosystems Engineering, College of Agriculture and Life Sciences, Kangwon National University) Lee, Joo Hee (Department of Biosystems Engineering, College of Agriculture and Life Sciences, Kangwon National University) Lee, Gwi Hyun (Department of Biosystems Engineering, College of Agriculture and Life Sciences, Kangwon National University)
저널정보
한국농업기계학회 바이오시스템공학(구 한국농업기계학회지) 바이오시스템공학 제43권 제1호
발행연도
2018.1
수록면
21 - 29 (9page)

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Purpose: The objective of this study is to evaluate the performance of the conical solar concentrator (CSC) system, whose design is focused on increasing its collecting efficiency by determining the optimal conical angle through a theoretical study. Methods: The design and thermal performance analysis of a solar concentrator system based on a $45^{\circ}$ conical concentrator were conducted utilizing different mass flow rates. For an accurate comparison of these flow rates, three equivalent systems were tested under the same operating conditions, such as the incident direct solar radiation, and ambient and inlet temperatures. In order to minimize heat loss, the optimal double tube absorber length was selected by considering the law of reflection. A series of experiments utilizing water as operating fluid and two-axis solar tracking systems were performed under a clear or cloudless sky. Results: The analysis results of the CSC system according to varying mass flow rates showed that the collecting efficiency tended to increase as the flow rate increased. However, the collecting efficiency decreased as the flow rate increased beyond the optimal value. In order to optimize the collecting efficiency, the conical angle, which is a design factor of CSC, was selected to be $45^{\circ}$ because its use theoretically yielded a low heat loss. The collecting efficiency was observed to be lowest at 0.03 kg/s and highest at 0.06 kg/s. All efficiencies were reduced over time because of variations in ambient and inlet temperatures throughout the day. The maximum efficiency calculated at an optimum flow rate of 0.06 kg/s was 85%, which is higher than those of the other flow rates. Conclusions: It was reasonable to set the conical angle and mass flow rate to achieve the maximum CSC system efficiency in this study at $45^{\circ}$ and 0.06 kg/s, respectively.
#Collecting efficiency #Conical solar concentrator #Optimum flow rate #Performance analysis #Solar energy

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