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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김형민 (조선대학교, 조선대학교 일반대학원)

지도교수
조홍현
발행연도
2016
저작권
조선대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수1

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

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In this study, the efficiency of a flat plate and U-tube solar collector as a function of the concentration of Al2O3 and CuO nanofluid and the size of nanoparticles was investigated experimentally. Moreover, the efficiency improvement of a flat plate and U-tube solar collector with Al2O3 and CuO nanofluid as the working fluid was compared to that with water.
The thermal conductivity of the Al2O3 and CuO nanofluid was found to increases with increase in its concentration and decreases with the nanoparticle size. But it''s increasing rate decreased. As an experimental result, when the inlet fluid and ambient environment were the same temperature, the flat plate and U-tube solar collector with 1.0vol% Al2O3 nanofluid, 20 nm-nanoparticles and a mass flow rate of 0.047 kg/s showed the highest efficiency, which was 17.6% and 17.9% higher than that of the solar collector with water. In addition, the efficiency of the flat plate solar collector with 1.0vol% Al2O3 nanofluid was 3.54% and 5.53% higher than those with 1.5vol% and 0.5vol% nanofluid, respectively. For the use of CuO nanofluid, the flat plate and U-tube solar collector with 0.4vol% CuO nanofluid, 40 nm-nanoparticles and a mass flow rate of 0.047 kg/s showed the highest efficiency, which was 7.29% and 7.27% higher than that of the solar collector with water.
As the experimental result, the value of the flat plate collector was relatively larger than that of the U tube type solar collector. It is predictable that U-tube solar collectors will have higher performance at high temperatures and wide operating temperature range. However, the maximum efficiency of flat plate solar collector was higher than that of U-tube solar collector.
The synthesize results of this study are to increase solar radiation absorption and increase the efficiency of solar collectors, the nanofluid must be uniformly dispersed in the base fluid. Besides, in order to improve the performance of the solar collector, the optimal nanofluid concentration according to nanofluid should be considered appropriately. One more thing, the size of the nanoparticles has a significant effect on the performance improvement of the solar collector and the smaller nanoparticles increased the more active the Brownian motion and the higher the effective thermal conductivity. In conclusion, the concentration of nanofluid and nanoparticle size are important factors to improve the performance of the solar collector. When nanofluids are used as working fluid in the solar collector. In addition, nanofluids can make better the efficiency in the solar collector more than water because of their superior ability to absorb solar energy and heat transfer. Therefore, Al2O3 and CuO nanofluid are effective to the increasing of the efficiency in the solar collector.

목차

Contents i
Nomenclature iv
List of figures vi
List of tables viii
Abstract x
제 1 장 서 론 1
제1절 연구 배경 1
제2절 기존의 연구 4
제3절 연구 목적 8
제 2 장 태양열 시스템 및 집열기 구조 9
제1절 태양열 시스템 9
제2절 평판형 태양열 집열기 구조 11
제3절 U관형 태양열 집열기 구조 13
제 3 장 실험장치 및 방법 15
제1절 실험 장치 15
1. 온도측정 17
2. 일사량측정 18
3. 유량측정 19
4. 축열탱크 20
5. 데이터 수집장치 21
제2절 나노유체 제작 22
1. 나노유체 제조방법 22
2. Al2O3 나노유체 24
3. CuO 나노유체 25
제3절 실험방법 및 효율 계산 26
1. 실험방법 및 조건 26
2. 태양열 집열기의 효율 및 불확실성 계산 27
제 4 장 다양한 나노유체 적용 U관형 태양열 집열기 모델링 및 해석결과 29
제1절 U관형 태양열 집열기 및 나노유체 모델링 29
제2절 다양한 나노유체 적용 U관형 태양열 집열기의 성능 해석 결과 36
제 5 장 태양열 집열기의 성능 실험결과 및 고찰 42
제1절 Al2O3 나노유체 적용 태양열 집열기 성능실험 결과 42
1. Al2O3 나노유체 농도에 따른 태양열 집열기 성능 고찰 48
2. Al2O3 나노입자 크기에 따른 태양열 집열기 성능 고찰 52
3. 작동유체의 질량 유량에 따른 태양열 집열기 성능 고찰 55
제2절 CuO 나노유체 적용 태양열 집열기 성능실험 결과 58
1. CuO 나노유체의 농도에 따른 태양열 집열기의 성능 고찰 60
2. CuO 나노입자 크기에 따른 태양열 집열기 성능 고찰 64
3. 작동유체의 질량 유량에 따른 태양열 집열기 성능 고찰 67
제3절 Al2O3와 CuO 나노유체, 그리고 물을 적용한 태양열 집열기의 성능실험 결과 비교 71
제 6 장 결 론 74
References 77

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