Performance assessment of solar air heater duct roughened with perforated-winglet vortex generators

Abstract

An experimental study has been conducted to investigate heat transfer, friction loss and thermal performance characteristics of turbulent flow in a solar air heater channel artificially roughened on one side (absorber plate) with multiple perforated-winglet vortex generator (PWVG). Air as the working fluid enters the test duct having a uniform surface heat-flux with Reynolds number (Re) ranging from 5200 to 24,000 in the present work. Effects of four different punched hole/pore diameters of winglet (d=2 mm, 4 mm, 6 mm and 8 mm) at a single relative winglet height (R B =b/H=0.6), relative winglet pitch (R P =P/H=3) and attack angle ( = 60°) on thermal characteristics are examined. The experimental results show that the PWVG provides the drastic increase in Nusselt number (Nu) and friction factor (f) values over the flat/smooth channel. In addition, substantial increases in Nu and f values are found for the rise in hole sizes. The maximum Thermal Enhancement Factor (TEF) is found for the pore diameter of 2 mm at lower Reynolds number. The present results are also compared with the results from the typical or solid winglet, TWVG (non-punched hole of winglet).

Uji Prestasi Air Heater pada Pelat Bergelombang Melintang dengan Variasi Kecepatan Udara Masuk

“…Aplikasi pemanas udara surya adalah sebagai pemanas ruangan, untuk mengeringkan produk industri, dan dapat digunakan secara efektif untuk pengeringan komponen bangunan yang terbuat dari beton atau tanah liat. Pemanas udara surya memiliki kelebihan dalam hal penggunaan material dan biaya yang minimal [2].…”

Uji Prestasi Air Heater pada Pelat Bergelombang Melintang dengan Variasi Kecepatan Udara Masuk

“…Pemanfaatan energi surya banyak digunakan sebagai pemanas air (solar water heater) dan pemanas udara (solar air heater) karena sederhana dan murah [2]. Cara kerja kolektor pemanas udara adalah dengan mengumpulkan energi panas dari matahari dengan cara radiasi, kemudian panas akan diserap oleh pelat dan kemudian pelat mentransfer energi panas ke udara dengan bantuan fan melalui proses konveksi paksa [3].Pada pemanas udara surya, pemanfaatannya antara lain sebagai pemanas ruangan, untuk mengeringkan produk pertanian dan makanan serta peyimpan panas (thermal storage) [4].…”

“…Hal ini dapat dicapai dengan memberikan kekasaran buatan (artificial roughness) pada pelat penyerap [7] , pemasangan matrix [8] pada permukaaan plat dan pemasangan vortex generator. [2]. Besar energi surya bervariasi terhadap waktu, tiap jam, harian bahkan bulan.. Energi surya yang berubah setiap waktu ini dipengaruhi oleh sudut datangnya matahari terhadap permukaan bidang.…”