PERFORMANCE ENHANCEMENT OF FLAT PLATE SOLAR PVT COLLECTOR USING ZN-ZNO/WATER HYBRID NANOFLUID
Providing an analytical examination of the solar flat plate collector (SFPC) is the goal of this work. Using Zn/water, ZnO/water nanofluids, and Zn-ZnO/water hybrid nanofluid. This study compares various mass flow rates and concentrations of nanoparticles. Heat transfer, energy and exergy efficiency...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/579 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1856543202814722048 |
|---|---|
| author | Sakthivel , K. Dhanushkodi , S. Sudhakar, K. Balu, P. Ivanchuk , V. |
| author_facet | Sakthivel , K. Dhanushkodi , S. Sudhakar, K. Balu, P. Ivanchuk , V. |
| author_sort | Sakthivel , K. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-30T22:29:08Z |
| description | Providing an analytical examination of the solar flat plate collector (SFPC) is the goal of this work. Using Zn/water, ZnO/water nanofluids, and Zn-ZnO/water hybrid nanofluid. This study compares various mass flow rates and concentrations of nanoparticles. Heat transfer, energy and exergy efficiency, and pressure drop characteristics of SFPC operation on these nanofluids are investigated. The addition of Zn/water nanofluid 16.71%, ZnO/water nanofluid 16.36%, and Zn-ZnO/water hybrid naofluid 18.52% nanoparticles enhances the working fluid's thermal conductivity. Gain in heat is improved with use of Nanofluids Zn/water nanofluid 1.02%, ZnO/water nanofluid 0.90%, Zn-ZnO/water hybrid nanofluid 2.15%. Efficiency improvements observed in SFPC Zn/water nanofluid: 0.93%, ZnO/water nanofluid 1.05%, Zn-ZnO/water hybrid nanofluid: 2.23%. The increase in pumping power required for the nanofluids: Zn/water nanofluid 3.08%, ZnO/water nanofluid 2.38%, Zn-ZnO/water hybrid nanofluid: 2.918%. Improvements in energy efficiency as per exergy analysis: Zn/water nanofluid 2.32%, ZnO/water nanofluid 2.18%, Zn-ZnO/water hybrid nanofluid 2.60%. In solar flat plate collectors, hybrid nanofluid Zn-ZnO/water significantly improves efficiency. The hybrid nanofluid exhibits the highest thermal conductivity and the most substantial improvement in collector efficiency and usable heat gain among the tested fluids. Additionally, despite a slight increase in pumping power requirements, the overall energy and exergy performance enhancements make hybrid nanofluids suitable for SFPC applications. These findings suggest that integrating hybrid nanofluids in SFPCs can lead to more efficient solar energy systems, potentially contributing to better energy management and sustainability. Further research could explore optimizing nanoparticle concentration and flow rates to maximize these benefits while managing pumping power requirements. |
| first_indexed | 2026-02-08T07:59:29Z |
| format | Article |
| id | veorgua-article-579 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T07:59:29Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | veorgua-article-5792025-12-30T22:29:08Z PERFORMANCE ENHANCEMENT OF FLAT PLATE SOLAR PVT COLLECTOR USING ZN-ZNO/WATER HYBRID NANOFLUID ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПЛОСКОГО СОНЯЧНОГО PVT-КОЛЕКТОРА ЗА РАХУНОК ВИКОРИСТАННЯ ГІБРИДНОГО НАНОРІДИННОГО ТЕПЛОНОСІЯ Zn–ZnO/ВОДА Sakthivel , K. Dhanushkodi , S. Sudhakar, K. Balu, P. Ivanchuk , V. Solar flat plate collector, Thermo physical properties, Hybrid nanofluid, Energy efficiency, Exergy efficiency. інтеграція відновлюваної енергії, асинхронний двигун з подвійною кліткою (DCIM), енергоефективність, теплові характеристики, моментні характеристики, сталість транспорту, аналіз методом скінченних елементів (FEA), MATLAB-моделювання. Providing an analytical examination of the solar flat plate collector (SFPC) is the goal of this work. Using Zn/water, ZnO/water nanofluids, and Zn-ZnO/water hybrid nanofluid. This study compares various mass flow rates and concentrations of nanoparticles. Heat transfer, energy and exergy efficiency, and pressure drop characteristics of SFPC operation on these nanofluids are investigated. The addition of Zn/water nanofluid 16.71%, ZnO/water nanofluid 16.36%, and Zn-ZnO/water hybrid naofluid 18.52% nanoparticles enhances the working fluid's thermal conductivity. Gain in heat is improved with use of Nanofluids Zn/water nanofluid 1.02%, ZnO/water nanofluid 0.90%, Zn-ZnO/water hybrid nanofluid 2.15%. Efficiency improvements observed in SFPC Zn/water nanofluid: 0.93%, ZnO/water nanofluid 1.05%, Zn-ZnO/water hybrid nanofluid: 2.23%. The increase in pumping power required for the nanofluids: Zn/water nanofluid 3.08%, ZnO/water nanofluid 2.38%, Zn-ZnO/water hybrid nanofluid: 2.918%. Improvements in energy efficiency as per exergy analysis: Zn/water nanofluid 2.32%, ZnO/water nanofluid 2.18%, Zn-ZnO/water hybrid nanofluid 2.60%. In solar flat plate collectors, hybrid nanofluid Zn-ZnO/water significantly improves efficiency. The hybrid nanofluid exhibits the highest thermal conductivity and the most substantial improvement in collector efficiency and usable heat gain among the tested fluids. Additionally, despite a slight increase in pumping power requirements, the overall energy and exergy performance enhancements make hybrid nanofluids suitable for SFPC applications. These findings suggest that integrating hybrid nanofluids in SFPCs can lead to more efficient solar energy systems, potentially contributing to better energy management and sustainability. Further research could explore optimizing nanoparticle concentration and flow rates to maximize these benefits while managing pumping power requirements. Метою цієї роботи є аналіз робочих характеристик плоского сонячного колектора. Дослідження проводиться з використанням нанорідин Zn/вода, ZnO/вода та гібридної нанорідини Zn–ZnO/вода. У роботі порівняно різні витрати теплоносія та концентрації наночастинок. Досліджено теплопередачу, енергетичну та ексергетичну ефективність, а також характер зміни гідравлічного опору при роботі плоского сонячного колектора з різними нанорідинами. Додавання нанорідини Zn/вода покращує теплопровідність робочої рідини на 16,71%, нанорідини ZnO/вода — на 16,36%, гібридної нанорідини Zn–ZnO/вода — на 18,52%. Приріст корисного тепла покращується за застосування нанорідини Zn/вода на 1,02%, ZnO/вода — на 0,90%, Zn–ZnO/вода — на 2,15%. Підвищення ефективності роботи плоского сонячного колектора становило у разі використання нанорідини Zn/вода 0,93%, ZnO/вода — 1,05%, Zn–ZnO/вода — 2,23%. Зростання потужності, необхідної на прокачування, складало у випадку застосування нанорідини Zn/вода 3,08%, ZnO/вода — 2,38%, Zn–ZnO/вода — 2,918%. Підвищення енергоефективності за результатами ексергетичного аналізу становило у випадку застосування нанорідини Zn/вода 2,32%, ZnO/вода — 2,18%, Zn–ZnO/вода — 2,60%. Гібридна нанорідина Zn–ZnO/вода демонструє значне підвищення ефективності плоского сонячного колектора, забезпечуючи найвищу теплопровідність та найбільший приріст енергоефективності серед досліджуваних робочих рідин у плоских сонячних колекторах.Попри незначне збільшення енергоспоживання на прокачування, загальні показники енергетичної та ексергетичної ефективності свідчать про доцільність застосування гібридних нанорідин у колекторах такого типу. Отримані результати демонструють, що використання гібридних нанорідин підвищує ефективність сонячних систем генерації, покращує можливості енергоменеджменту та сприяє досягненню сталості. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на оптимізацію концентрації наночастинок та витрат теплоносія в цілях максимізації ефекту та мінімізації витрат на перекачування. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-12-27 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/579 10.36296/1819-8058.2025.4(83).126-135 Возобновляемая энергетика; № 4(83) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 126-135 Відновлювана енергетика; № 4(83) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 126-135 Vidnovluvana energetika ; No. 4(83) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 126-135 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.4(83) en https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/579/490 Copyright (c) 2025 Vidnovluvana energetika |
| spellingShingle | Solar flat plate collector Thermo physical properties Hybrid nanofluid Energy efficiency Exergy efficiency. Sakthivel , K. Dhanushkodi , S. Sudhakar, K. Balu, P. Ivanchuk , V. PERFORMANCE ENHANCEMENT OF FLAT PLATE SOLAR PVT COLLECTOR USING ZN-ZNO/WATER HYBRID NANOFLUID |
| title | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF FLAT PLATE SOLAR PVT COLLECTOR USING ZN-ZNO/WATER HYBRID NANOFLUID |
| title_alt | ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПЛОСКОГО СОНЯЧНОГО PVT-КОЛЕКТОРА ЗА РАХУНОК ВИКОРИСТАННЯ ГІБРИДНОГО НАНОРІДИННОГО ТЕПЛОНОСІЯ Zn–ZnO/ВОДА |
| title_full | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF FLAT PLATE SOLAR PVT COLLECTOR USING ZN-ZNO/WATER HYBRID NANOFLUID |
| title_fullStr | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF FLAT PLATE SOLAR PVT COLLECTOR USING ZN-ZNO/WATER HYBRID NANOFLUID |
| title_full_unstemmed | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF FLAT PLATE SOLAR PVT COLLECTOR USING ZN-ZNO/WATER HYBRID NANOFLUID |
| title_short | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF FLAT PLATE SOLAR PVT COLLECTOR USING ZN-ZNO/WATER HYBRID NANOFLUID |
| title_sort | performance enhancement of flat plate solar pvt collector using zn-zno/water hybrid nanofluid |
| topic | Solar flat plate collector Thermo physical properties Hybrid nanofluid Energy efficiency Exergy efficiency. |
| topic_facet | Solar flat plate collector Thermo physical properties Hybrid nanofluid Energy efficiency Exergy efficiency. інтеграція відновлюваної енергії асинхронний двигун з подвійною кліткою (DCIM) енергоефективність теплові характеристики моментні характеристики сталість транспорту аналіз методом скінченних елементів (FEA) MATLAB-моделювання. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/579 |
| work_keys_str_mv | AT sakthivelk performanceenhancementofflatplatesolarpvtcollectorusingznznowaterhybridnanofluid AT dhanushkodis performanceenhancementofflatplatesolarpvtcollectorusingznznowaterhybridnanofluid AT sudhakark performanceenhancementofflatplatesolarpvtcollectorusingznznowaterhybridnanofluid AT balup performanceenhancementofflatplatesolarpvtcollectorusingznznowaterhybridnanofluid AT ivanchukv performanceenhancementofflatplatesolarpvtcollectorusingznznowaterhybridnanofluid AT sakthivelk pídviŝennâefektivnostíploskogosonâčnogopvtkolektorazarahunokvikoristannâgíbridnogonanorídinnogoteplonosíâznznovoda AT dhanushkodis pídviŝennâefektivnostíploskogosonâčnogopvtkolektorazarahunokvikoristannâgíbridnogonanorídinnogoteplonosíâznznovoda AT sudhakark pídviŝennâefektivnostíploskogosonâčnogopvtkolektorazarahunokvikoristannâgíbridnogonanorídinnogoteplonosíâznznovoda AT balup pídviŝennâefektivnostíploskogosonâčnogopvtkolektorazarahunokvikoristannâgíbridnogonanorídinnogoteplonosíâznznovoda AT ivanchukv pídviŝennâefektivnostíploskogosonâčnogopvtkolektorazarahunokvikoristannâgíbridnogonanorídinnogoteplonosíâznznovoda |