Published May 19, 2018 | Version v1
Publication Open

Influence of Ni–Al coating thickness on spectral selectivity and thermal performance of parabolic trough collector

Creators

  • 1. Naresuan University
  • 2. Rajamangala University of Technology Rattanakosin

Description

This study investigates the influence of Ni–Al coating thickness on the spectral selectivity and thermal performance of a parabolic trough collector (PTC). Three thicknesses of Ni–Al coating for use as solar absorber material were successfully prepared on the outer surface of a stainless steel 316L (SS) tube by flame spray. The phase, morphology, and reflectance (R) of the Ni–Al coatings were characterized using several techniques. The PTC and solar receiver tube were specially designed and constructed for observing the collector thermal performance by following ASHRAE 93-1986. Looking at the results, the actual average thicknesses of the three Ni–Al coatings turn out to be 195, 215, and 299 μm. The morphology and chemical composition of all three thicknesses are similar. The chemical composition in the cross-sectional view exhibits non-uniform distribution. The three thicknesses of the coating are composed of NiO and Al2O3 phases, which also corresponded to the results of SEM–EDX mapping. The differences in a solar absorptance (α) of the three thicknesses of Ni–Al coating are not statistically significant, with an average α value of 0.74–0.75. However, there are differences in thermal efficiency of the PTC depending on the thickness of the Ni–Al coating. Of the three samples, the thickest one (299 µm) demonstrates the highest ability to convert solar radiation into thermal energy.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تبحث هذه الدراسة في تأثير سمك طلاء Ni - Al على الانتقائية الطيفية والأداء الحراري لمجمع الحوض المكافئ (PTC). تم بنجاح تحضير ثلاثة سماكات من طلاء Ni - Al للاستخدام كمادة امتصاص شمسية على السطح الخارجي لأنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L (SS) بواسطة رذاذ اللهب. تم تمييز الطور والمورفولوجيا والانعكاس (R) لطلاءات Ni - Al باستخدام العديد من التقنيات. تم تصميم وبناء أنبوب معامل الحرارة الإيجابي وأنبوب الاستقبال الشمسي خصيصًا لمراقبة الأداء الحراري للمجمع من خلال اتباع ASHRAE 93-1986. بالنظر إلى النتائج، تبين أن متوسط السماكة الفعلية لطلاءات Ni - Al الثلاثة هو 195 و 215 و 299 ميكرومتر. التشكل والتركيب الكيميائي لجميع السماكات الثلاثة متشابهان. يُظهر التركيب الكيميائي في عرض المقطع العرضي توزيعًا غير منتظم. تتكون السماكة الثلاثة للطلاء من أطوار NiO و Al2O3، والتي تتوافق أيضًا مع نتائج رسم خرائط SEM - EDX. الاختلافات في الامتصاص الشمسي (α) للسمك الثلاثة لطلاء Ni - Al ليست ذات دلالة إحصائية، بمتوسط قيمة α 0.74–0.75. ومع ذلك، هناك اختلافات في الكفاءة الحرارية لمؤشر PTC اعتمادًا على سمك طلاء Ni - Al. من بين العينات الثلاث، تُظهر العينة الأكثر سمكًا (299 ميكرومتر) أعلى قدرة على تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية.

Translated Description (French)

Cette étude étudie l'influence de l'épaisseur du revêtement Ni–Al sur la sélectivité spectrale et les performances thermiques d'un collecteur à gouttière parabolique (CTP). Trois épaisseurs de revêtement Ni–Al à utiliser comme matériau absorbant solaire ont été préparées avec succès sur la surface extérieure d'un tube en acier inoxydable 316L (SS) par pulvérisation à la flamme. La phase, la morphologie et la réflectance (R) des revêtements Ni–Al ont été caractérisées à l'aide de plusieurs techniques. Le tube PTC et le tube récepteur solaire ont été spécialement conçus et construits pour observer les performances thermiques du collecteur en suivant ASHRAE 93-1986. En regardant les résultats, les épaisseurs moyennes réelles des trois revêtements Ni–Al s'avèrent être de 195, 215 et 299 μm. La morphologie et la composition chimique des trois épaisseurs sont similaires. La composition chimique dans la vue en coupe transversale présente une distribution non uniforme. Les trois épaisseurs du revêtement sont composées de phases NiO et Al2O3, ce qui correspond également aux résultats de la cartographie SEM–EDX. Les différences d'absorbance solaire (α) des trois épaisseurs de revêtement Ni–Al ne sont pas statistiquement significatives, avec une valeur α moyenne de 0,74-0,75. Cependant, il existe des différences d'efficacité thermique du CTP en fonction de l'épaisseur du revêtement Ni-Al. Parmi les trois échantillons, le plus épais (299 µm) démontre la plus grande capacité à convertir le rayonnement solaire en énergie thermique.

Translated Description (Spanish)

Este estudio investiga la influencia del espesor del recubrimiento de Ni–Al en la selectividad espectral y el rendimiento térmico de un colector cilindroparabólico (PTC). Se prepararon con éxito tres espesores de recubrimiento de Ni–Al para su uso como material absorbente solar en la superficie exterior de un tubo de acero inoxidable 316L (SS) mediante pulverización a la llama. La fase, morfología y reflectancia (R) de los recubrimientos de Ni–Al se caracterizaron utilizando varias técnicas. El PTC y el tubo receptor solar fueron especialmente diseñados y construidos para observar el rendimiento térmico del colector siguiendo ASHRAE 93-1986. Al observar los resultados, los espesores medios reales de los tres recubrimientos de Ni–Al resultan ser 195, 215 y 299 μm. La morfología y la composición química de los tres espesores son similares. La composición química en la vista en sección transversal muestra una distribución no uniforme. Los tres espesores del recubrimiento están compuestos por fases de NiO y Al2O3, que también correspondieron a los resultados del mapeo SEM–EDX. Las diferencias en una absorbancia solar (α) de los tres espesores del recubrimiento de Ni–Al no son estadísticamente significativas, con un valor medio de α de 0,74-0,75. Sin embargo, existen diferencias en la eficiencia térmica del PTC dependiendo del espesor del recubrimiento de Ni–Al. De las tres muestras, la más gruesa (299 µm) demuestra la mayor capacidad para convertir la radiación solar en energía térmica.

Files

s40243-018-0121-0.pdf.pdf

Files (4.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:457e2728849ca56a1d4950cffe278fad
4.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير سمك طلاء Ni - Al على الانتقائية الطيفية والأداء الحراري لمجمع حوض القطع المكافئ
Translated title (French)
Influence de l'épaisseur du revêtement Ni–Al sur la sélectivité spectrale et les performances thermiques du collecteur à gouttière parabolique
Translated title (Spanish)
Influencia del espesor del recubrimiento de Ni–Al en la selectividad espectral y el rendimiento térmico del colector cilindroparabólico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2804429505
DOI
10.1007/s40243-018-0121-0

Is supplement to
https://openalex.org/W4296395395 (Other)
https://openalex.org/W4239533487 (Other)
https://openalex.org/W4225252347 (Other)
https://openalex.org/W3216860694 (Other)
https://openalex.org/W3165709752 (Other)
https://openalex.org/W2223599414 (Other)
https://openalex.org/W2131743460 (Other)
https://openalex.org/W2111065690 (Other)
https://openalex.org/W2058196278 (Other)
https://openalex.org/W2046534559 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1499167801
  • https://openalex.org/W1969484568
  • https://openalex.org/W1974943220
  • https://openalex.org/W1981066882
  • https://openalex.org/W1993057026
  • https://openalex.org/W2023131819
  • https://openalex.org/W2025963930
  • https://openalex.org/W2032427195
  • https://openalex.org/W2039421386
  • https://openalex.org/W2039872595
  • https://openalex.org/W2041665958
  • https://openalex.org/W2043845764
  • https://openalex.org/W2046247080
  • https://openalex.org/W2053497650
  • https://openalex.org/W2064664793
  • https://openalex.org/W2075687602
  • https://openalex.org/W2093574461
  • https://openalex.org/W2093919240
  • https://openalex.org/W2124608034
  • https://openalex.org/W2162334231
  • https://openalex.org/W2294481005