Thermal Efficiency Enhancement in Solar Collectors Using Porous Duct Absorbers for a Solar Dryer
DOI:
https://doi.org/10.14456/jeit.2026.18Keywords:
Thermal Efficiency, Solar Collectors, Porous Duct AbsorbersAbstract
The objective of this research was to investigate the influence of porous media on the thermal efficiency of solar collectors using porous duct absorbers. The experiments were conducted under two configurations: 1) a flat-plate solar collector and 2) a collector equipped with porous duct absorbers. SUS 304 stainless steel wire mesh was used as the porous medium. Four pore densities of 12, 16, 20, and 24 pores per inch (PPI) were examined. The height ratio and pitch ratio were fixed at 1 and 2, respectively. The incident solar radiation intensities were set at 600, 800, and 1,000 W/m². Three mass flow rates of air consisting of 0.010, 0.015 and 0.020 kg/s were investigated. The experimental results revealed that the collector integrated with porous duct absorbers exhibited significantly higher thermal efficiency than the flat-plate collector under all operating conditions. Thermal efficiency increased with increasing air mass flow rate due to enhanced convective heat transfer. The maximum thermal efficiency of 54.96% was achieved at PPI = 12 and an air mass flow rate of 0.02 kg/s and an incident radiation intensity of 1,000 W/m². In addition, the porous duct absorbers effectively reduced the moisture content of the dried product. These findings indicate that porous duct absorbers have strong potential for improving solar drying systems and low-temperature heat exchange applications.
References
[1] P. Promvonge and S. Skullong, “Thermal characteristics in solar air duct with V-shaped flapped-baffles and chamfered-grooves,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 172, Art. no. 121220, Jun. 2021. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121220
[2] A. A. Y. Bashria and M. A. Nor, “Analysis of single and double passes V-grooves solar collector with and without porous media,” Int. J. Eng. Environ., vol. 1, no. 2, pp. 109–114, 2007.
[3] B. A. A. Yousef and N. M. Adam, “Performance analysis for flat plate collector with and without porous media,” J. Energy South. Afr., vol. 19, no. 4, pp. 32–42, Nov. 2008.
[4] P. T. Saravanakumar and K. Mayilsamy, “Forced convection flat plate solar air heaters with and without thermal storage,” J. Sci. Ind. Res., vol. 69, no. 12, pp. 966–968, Dec. 2010.
[5] M. K. Lalji et al., “Experimental investigations on packed bed solar air heater,” Curr. World Environ., vol. 6, no. 1, pp. 151–157, Nov. 2011. DOI: 10.12944/CWE.6.1.22
[6] P. Velmurugan and P. Ramesh, “Evaluation of thermal performance of wire mesh solar air heater,” Indian J. Sci. Technol., vol. 4, no. 1, pp. 12–14, Jan. 2011.
[7] A. K. Kapardar and R. P. Sharma, “Experimental investigation of solar air heater using porous medium,” Int. J. Mech. Eng. Technol., vol. 3, no. 2, pp. 387–396, May–Aug. 2012.
[8] สังวาลย์ บุญจันทร์ และคณะ, “ผลกระทบของความพรุนตาข่ายสแตนเลสต่อการส่งเสริมการถ่ายเทความร้อนของแผงรับรังสีอาทิตย์ที่มีอากาศไหลผ่านในช่วงปั่นป่วน,” ใน การประชุมวิชาการเครือข่ายวิศวกรรมเครื่องกลแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 36, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์, 2565, หน้า 1118–1128.
[9] ธนกร หอมจำปา และคณะ, “สมรรถนะเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดรับรังสีอาทิตย์แบบผสมด้วยวัสดุพรุน: กรณีศึกษาอบตะไคร้,” วารสารเกษตรศาสตร์และเทคโนโลยี, ปีที่ 2, ฉบับที่ 3, หน้า 105–116, ก.ย.–ธ.ค. 2564.
[10] ยุธนา ศรีอุดม และคณะ, “การศึกษาเชิงทดสอบอบแห้งพริกด้วยเครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้หินภูเขาไฟเป็นตัวกักเก็บความร้อน,” วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งรัตนโกสินทร์, ปีที่ 6, ฉบับที่ 1, หน้า 21–33, ม.ค.–เม.ย. 2567.
[11] Y. A. Cengel and M. A. Boles, Thermodynamics: An Engineering Approach, 7th ed., New York, NY, USA: McGraw-Hill, 2011.
[12] S. A. Kalogirou, Solar Energy Engineering: Processes and Systems, 2nd ed., Oxford, U.K.: Academic Press, 2014.
[13] J. A. Duffie and W. A. Beckman, Solar Engineering of Thermal Processes, 4th ed., Hoboken, NJ, USA: Wiley, 2013.
[14] A. S. Mujumdar, Handbook of Industrial Drying, 3rd ed., Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 2007.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
Categories
License
Copyright (c) 2026 Journal of Engineering and Industrial Technology, Kalasin University
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ลิขสิทธิ์ของวารสาร
เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ในวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรงซึ่งกองบรรณาธิการวารสาร ไม่จำเป็นต้องเห็นด้วย หรือร่วมรับผิดชอบใด ๆ
บทความ ข้อมูล เนื้อหา รูปภาพ ฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อหรือเพื่อกระทำการใด จะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักอักษรจากวารสารศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทยก่อนเท่านั้น
