Investigation of a two-dimensional photovoltaic thermal system using hybrid nanofluids and a rotating cylinder

纳米流体 材料科学 雷诺数 圆柱 光伏系统 机械 机械工程 传热 电气工程 物理 工程类 湍流
作者
Mohammad Akram,M. Asif Memon,M. Asif Memon,Adebowale Martins Obalalu,Umair Khan
出处
期刊:Nanoscale advances [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:5 (20): 5529-5542
标识
DOI:10.1039/d3na00713h
摘要

This article focuses on a numerical investigation aimed at enhancing the electrical performance of a two-dimensional photovoltaic thermal system (PV/T) through the application of cooling using hybrid nanofluids. The hybrid nanofluids consist of titanium oxide and silver nanoparticles suspended in water, while the PV/T system is based on polycrystalline silicon, copper, and a flow channel with a rotating cylinder. PV/T devices generate electricity from sunlight, but their performance degrades over time due to the heat generated by solar radiation. Therefore, nanofluids can be circulated through the bottom flow channel to cool the device. This study utilizes 2D incompressible Navier-Stokes equations to control fluid flow and energy equations to manage energy distribution. The COMSOL 6.0 finite element software is employed for comprehensive modeling and simulation. To enhance the performance of the PV/T system, a parametric study is conducted by varying the Reynolds number (ranging from 100 to 1000), cylinder rotational speed (varying from 0.01 to 0.2 m s-1), and silver volume fraction (ranging from 0.01 to 0.2). The results show that increasing the Reynolds number and the volume fraction of silver leads to a reduction in the maximum temperature of the cell. The maximum temperature of the cell also decreases with the rotational speed of the cylinder but only for high Reynolds numbers. By applying the present model, the cell's efficiency is improved by 5.93%.
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