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Comparative assessment of two different designs of box solar cookers under algerian sahara conditions

F. Yettou 1, B. Azoui 2, A. Malek 3, N.L. Panwar 4, A. Gama 1, T. Arrif 1 and H. Merarda 1

1 Unité de Recherche Appliquée en Energies Renouvelables, URAER, Centre de Développement des Energies Renouvelables, CDER, 47133 Ghardaïa, Algeria.
2 Laboratoire de Recherche LEB, Département d’Electrotechnique, Université Hadj Lakhdar, Avenue Med El Hadi Boukhlouf, 05000 Batna, Algeria.
3 Centre de Développement des Energies Renouvelables, CDER, 16340, Algiers, Algeria.
4 Department of Renewable Energy Engineering, Maharana Pratap, University of Agriculture and Technology, Udaipur, Rajasthan 313001, India.

Abstract

This paper deals with the experimental study of two box-type solar cookers equipped with booster mirrors and suitable for cooking a single family’s food. The first one has a conventional, ordinary horizontal aperture area and the second one has an inclined aperture area. The latter is a new configuration which allows for much higher solar radiation interception, resulting in better cooking performance, especially in the winter when the sun’s elevation is low. Optimum inclination angles of the booster mirrors were calculated in order to maximize the reflection of the solar rays on the absorber plates. The cooking performance of the proposed new cooker was compared with the conventional box solar cooker of the same material and surface during Winter 2013 in the Ghardaîa Sahara climate (32.39°N, 3.78°E), Algeria. According to the values of some essential thermal performance parameters suggested by International Standards and evaluated by experimental studies, the inclined aperture area improves the thermal performance of the box-type solar cooker remarkably, reducing cooking time considerably. The first and second figures of merit for the improved cooker, respectively, were 0.15 and 0.47 compared to 0.13 and 0.38 for the conventional cooker.

Résumé

Cet article s’intéresse à l’étude expérimentale de deux fours solaires équipés de miroirs amplificateurs, et qui sont adaptés pour une seule famille. Le premier a une ouverture horizontale conventionnelle et ordinaire et le second a une ouverture inclinée. Ce dernier a une nouvelle configuration qui permet des performances de cuisson bien plus importantes grâce à une interception des rayons solaires plus élevés, particulièrement en période hivernale ou la durée d’ensoleillement est basse. Des angles d’inclinaisons optimales ont été calculés afin de maximiser la réflexion des rayons du soleil sur les plaques absorbantes. Les performances du nouveau four solaire ont été comparées en hiver avec celle du four conventionnel fait avec les mêmes matériaux et de même taille et ce dans les conditions climatiques du désert de Ghardaïa (32.39°N, 3.78°E), Algérie. Selon les valeurs de quelques paramètres de performances thermiques essentiels suggérés par des Normes Internationales et évaluées par des études expérimentales, la zone d’ouverture inclinée améliore remarquablement la performance thermique du four solaire, réduisant le temps de cuisson de manière significative. Les premières et deuxièmes figures de mérite pour le four amélioré, respectivement, étaient de 0.15 et 0.47 comparées à 0.13 et 0.38 pour le four conventionnel.

Keywords

Solar cooker - Solar radiation - Thermal performance - Inclined aperture area.

Comparative assessment of two different designs of box solar cookers under algerian sahara conditions
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