Abstract Conventional solar air heaters are associated with low thermal and thermohydraulic efficiencies due to the formation of laminar sub-layer created in the region where the flowing air comes in contact with the absorber plate. Hence there is a need to break this laminar sub-layer to improve the convective heat transfer capability of the collector. In this study, a solar air heater with perforated circular absorber plate is adopted with cross-flow configuration. The thermal performance is investigated for 5, 8 and 10 mm perforation vent diameters as well as 24, 36 and 54 number of vents. The configuration with perforated absorber plate provides a better convective heat transfer and thereby leads to better thermal and thermohydraulic efficiencies. This is compared with the base model in the absence of perforated absorber plate for a wide operating range of Reynolds numbers from 3000 to 21000. It is found from the study that when there is an increase in the number of perforations, there is a significant increase in thermohydraulic efficiency, even though there is a marginal drop in thermal efficiency. Also, with an increase in diameter of the perforated vents there is a remarkable improvement in the thermohydraulic efficiency though there is a marginal drop in the thermal efficiency. The best operating range of Reynolds number for the perforated solar collector is found to be between 9,000 to 15,000 having 54 vent perforations corresponding to 8 mm diameter and offers an efficiency of 75.55%.

中文翻译：

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具有增强热性能的穿孔圆形吸收板的横流式太阳能空气加热器的实验研究

摘要 由于在流动空气与吸收板接触的区域形成层状亚层，传统的太阳能空气加热器的热效率和热工效率低。因此，需要打破该层状亚层以提高集热器的对流传热能力。在本研究中，采用具有横流配置的带穿孔圆形吸收板的太阳能空气加热器。研究了 5、8 和 10 毫米穿孔通风口直径以及 24、36 和 54 个通风口的热性能。带有多孔吸收板的配置提供了更好的对流传热，从而导致更好的热效率和热工水力效率。这与没有穿孔吸收板的基础模型相比，雷诺数从 3000 到 21000 的大工作范围。从研究中发现，当穿孔数量增加时，有显着增加在热工水力效率方面，即使热效率略有下降。此外，随着穿孔通风口直径的增加，虽然热效率略有下降，但热工水力效率显着提高。发现穿孔太阳能集热器的最佳雷诺数工作范围在 9,000 到 15,000 之间，具有 54 个对应于 8 毫米直径的通风孔，并提供 75.55% 的效率。研究发现，当孔眼数量增加时，热工水力效率显着提高，尽管热效率略有下降。此外，随着穿孔通风口直径的增加，虽然热效率略有下降，但热工水力效率显着提高。发现穿孔太阳能集热器的最佳雷诺数工作范围在 9,000 到 15,000 之间，具有 54 个对应于 8 毫米直径的通风孔，并提供 75.55% 的效率。研究发现，当孔眼数量增加时，热工水力效率显着提高，尽管热效率略有下降。此外，随着穿孔通风口直径的增加，虽然热效率略有下降，但热工水力效率显着提高。发现穿孔太阳能集热器的最佳雷诺数工作范围在 9,000 到 15,000 之间，具有 54 个对应于 8 毫米直径的通风孔，并提供 75.55% 的效率。随着穿孔通风口直径的增加，虽然热效率略有下降，但热工水力效率显着提高。发现穿孔太阳能集热器的最佳雷诺数工作范围在 9,000 到 15,000 之间，具有 54 个对应于 8 毫米直径的通风孔，并提供 75.55% 的效率。随着穿孔通风口直径的增加，虽然热效率略有下降，但热工水力效率显着提高。发现穿孔太阳能集热器的最佳雷诺数工作范围在 9,000 到 15,000 之间，具有 54 个对应于 8 毫米直径的通风孔，并提供 75.55% 的效率。