Abstract Industrial process air heat applications ranging from 70 to 250 ℃ are crucial for the widespread availability of the solar energy. This study evaluated the overall performance of parabolic trough solar air collector with three different receiver tubes for median temperature heat requirements. A smooth receiver tube and two receiver tubes with internally pin fins were tested in the on-site experiments. The solar collector’s performance was characterized by energy efficiency, exergy efficiency and thermal–hydraulic efficiency, respectively. Air temperature rise amounted to 266 °C at air flow rate of 93 Nm3/h under the solar radiation around 900 W/m2. The experimental results revealed that air temperature rise and pressure drop of the internally pin finned tube were significantly higher than those of smooth tube. Over the range of air flow rate investigated, energy efficiency and exergy efficiency in the internally pin finned tube was found to be 10.4–14.5% and 2.55–4.29% higher than those of the smooth tube, respectively. According to the thermal–hydraulic analysis, at low air flow rates, corresponding to applications requiring air at a higher temperature, the solar air collector with internally pin finned tubes yields a better performance. However, at higher air flow rates the pressure drop increased to be even more than the heat gain, solar air collector with smooth tube showed better thermal–hydraulic efficiency. The receiver tubes with internally pin fins will be very beneficial for the design of parabolic trough solar air collectors working at lower air flow rates.

中文翻译：

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抛物线槽式太阳能集热器针翅式接收管的实验研究

摘要 70 至 250 ℃ 的工业过程空气热应用对于太阳能的广泛可用性至关重要。本研究评估了具有三种不同接收管的抛物线槽式太阳能空气收集器的整体性能，以满足中温热要求。在现场实验中测试了一个光滑的接收管和两个带有内部针翅的接收管。太阳能集热器的性能分别以能量效率、火用效率和热-水效率为特征。在大约 900 W/m2 的太阳辐射下，空气流速为 93 Nm3/h 时，空气温度上升了 266 °C。实验结果表明，内销翅片管的空气温升和压降明显高于光滑管。在所研究的空气流速范围内，发现内销翅片管的能效和火用效率分别比光滑管高 10.4-14.5% 和 2.55-4.29%。根据热工水力分析，在低空气流速下，对应于需要更高温度空气的应用，带有内部销翅片管的太阳能空气收集器产生更好的性能。然而，在更高的空气流速下，压降增加甚至超过热量增益，具有光滑管的太阳能空气收集器显示出更好的热-水效率。带有内部针状翅片的接收管将非常有利于设计在较低空气流速下工作的抛物​​线槽式太阳能空气收集器。发现内部销翅片管的能量效率和火用效率分别比光滑管高 10.4-14.5% 和 2.55-4.29%。根据热工水力分析，在低空气流速下，对应于需要更高温度空气的应用，具有内部销翅片管的太阳能空气收集器产生更好的性能。然而，在更高的空气流速下，压降增加甚至超过热量增益，具有光滑管的太阳能空气收集器显示出更好的热-水效率。带有内部针状翅片的接收管将非常有利于设计在较低空气流速下工作的抛物​​线槽式太阳能空气收集器。发现内部销翅片管的能量效率和火用效率分别比光滑管高 10.4-14.5% 和 2.55-4.29%。根据热工水力分析，在低空气流速下，对应于需要更高温度空气的应用，具有内部销翅片管的太阳能空气收集器产生更好的性能。然而，在更高的空气流速下，压降增加甚至超过热量增益，具有光滑管的太阳能空气收集器显示出更好的热-水效率。带有内部针状翅片的接收管将非常有利于设计在较低空气流速下工作的抛物​​线槽式太阳能空气收集器。根据热工水力分析，在低空气流速下，对应于需要更高温度空气的应用，具有内部销翅片管的太阳能空气收集器产生更好的性能。然而，在更高的空气流速下，压降增加甚至超过热量增益，具有光滑管的太阳能空气收集器显示出更好的热-水效率。带有内部针状翅片的接收管将非常有利于设计在较低空气流速下工作的抛物​​线槽式太阳能空气收集器。根据热工水力分析，在低空气流速下，对应于需要更高温度空气的应用，带有内部销翅片管的太阳能空气收集器产生更好的性能。然而，在更高的空气流速下，压降增加甚至超过热量增益，具有光滑管的太阳能空气收集器显示出更好的热工水力效率。带有内部针状翅片的接收管将非常有利于设计在较低空气流速下工作的抛物​​线槽式太阳能空气收集器。带有光滑管的太阳能空气收集器显示出更好的热工水力效率。带有内部针状翅片的接收管将非常有利于设计在较低空气流速下工作的抛物​​线槽式太阳能空气收集器。带有光滑管的太阳能空气收集器显示出更好的热工水力效率。带有内部针状翅片的接收管将非常有利于设计在较低空气流速下工作的抛物​​线槽式太阳能空气收集器。