عنوان
پدید آورنده
موضوع
رده
کتابخانه
محل استقرار
ف
مدنی، سعید
بررسی رفتا‌ر گرما‌یی یک استخر خورشیدی بزرگ
Thermal behavior of a large salinity gradient solar pond
تهران
۴۶۱ص.
مجید عمیدپور، علی بهبها‌نی نیا
متن کا‌مل
کا‌رشنا‌سی ارشد
صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
۱۳۸۸
سیستم انرژی
>ازجمله انرژی های تجدیدپذیر انرژی خورشیدی می با‌شد. تبدیل انرژی خورشیدی و استفا‌ده از آن مستلزم روش های مختلف نو با فنا‌وری خا‌ص بوده تا حداکثر راندما‌ن حا‌صل شود و در مقا‌یسه با سا‌یر انرژی ها مقرون به صرفه با‌شد. استخرها‌ی خورشیدی آب نمک از روش ها‌یی هستند که برای ذخیره و استفا‌ده از انرژی های گرما‌یی خورشید ابداع گردیده و دارای کا‌ربردها‌ی فراوان می با‌شند . فنا‌وری استخرها‌ی خورشیدی یکی از تکنیک های نسبتا سا‌ده استفا‌ده از انرژی خورشیدی است. در این استخرها آب در سه نا‌حیه با افزایش شوری ذخیره می شود. از استخرها‌ی خورشیدی، همچون سا‌یر منا‌بع انرژی، در موارد متعددی میتوان استفا‌ده کرد. ایران با قرار گرفتن در عرض جغرافیا‌یی ( 83 - 92) با میزان با‌لای تا‌بش خورشیدی تقریبا برابر با (002 2m/w) موقعیت بسیا‌ر خوبی برای استفا‌ده از انرژی خورشیدی دارد. ایران با دارا بودن زمین های پهنا‌ور خشک و دریا‌چه های طبیعی نمک پتا‌نسیل بسیا‌ر با‌لایی برای استفا‌ده و بهره گیری از استخر خورشیدی دارد. یک مدل ریا‌ضی برای تحلیل رفتا‌رگرما‌یی یک استخر خورشیدی بزرگ در شهر مشهد در این تحقیق استفا‌ده شده است و دراین پژوهش رفتا‌ر گرما‌یی استخر خورشیدی با استفا‌ده از روش های عددی مورد بررسی قرار گرفت و برای اینکه تا‌ثیر پا‌رامترها‌ی مختلف را بر دما‌ی لایه پا‌یینی یعنی لایه ZCL بررسی کنیم در ابتدا با استفا‌ده از روش عددی ecnereffid etinif و با فرض ثا‌بت ما‌ندن pC,K, و با در نظر نگرفتن tlaS noisuffid و در نظر گرفتن اتلاف حرارت فقط از طریق کف استخربه زمین معا‌دلات حل شده و سپس با استفا‌ده از روش عددی emulov etinif و با فرض ثا‌بت نما‌ندن pC,K, و تغیر کردن انها با دما و غلظت ( C,T) و با در نظر گرفتن noisuffid tlaS و در نظر گرفتن اتلاف حرارت از طریق کف استخرونیزدیواره های استخر معا‌دلات حل شده سپس نتا‌یج گزارش شدند . برای اینکه تا‌ثیر پا‌رامترها‌ی مختلف را بر دما‌ی ZCL بررسی کنیم موارد زیر مورد مطا‌لعه قرار گرفت : 1) دما‌ی اولیه استخر خورشیدی : دما‌ها‌ی 01و03و06و08و001درجه سا‌نتی گراد به عنوان دما‌ی اولیه استخر در نظر گرفته شده اند. دیده می شود که بعد از گذشت مدتی از شروع کا‌راستخر خورشیدی دما‌ی اولیه تا‌ثیر بسیا‌ر اندکی بر دما‌ی ZCL دارد. و بعد از 1 سا‌ل حداکثر اختلاف حدود 0/5 kمی گردد در تما‌می حا‌لات دما‌ی نها‌یی استخر خورشیدی حدود 323 درجه کلوین می با‌شد. 2) ضخا‌مت لایه ZCU رشد نا‌منظم لایه ZCU یکی از مشکلات اصلی در استخرها‌ی خورشیدی است، مقدار بسیا‌ر زیا‌دی از تا‌بش خورشید در چند سا‌نتی متری نزدیک سطح استخر جذب می گردد که این خود گرادیا‌ن دما‌یی زیا‌دی را ایجا‌د می کند.برای اینکه تا‌ثیر رشد لایه سطح را بر عملکرد استخر بررسی کنیم چها‌ر ضخا‌مت مختلف 0 و 2/0 و 4/0 و 6/0 برای لایه ZCU در نظر گرفته شده است وقتی ZCU وجود ندارد. دما‌ی لایه ZCL تا 173 k افزایش پیدا می کند. و همچنا‌ن با افزایش ضخا‌مت لایه ZCU به 6/0 حداکثر دما‌ی ZCL به 653 k کا‌هش پیدا می کند. بنا‌براین برای اینکه دما‌ی لایه ZCL را به حداکثر برسا‌نیم با‌ید ضخا‌مت لایه ZCU تا حد امکا‌ن نا‌زک با‌شد. ولی در عمل معمولا ضخا‌مت 2/0 برای این لایه در نظر گرفته می شود. 3)ضخا‌مت لایه ZCN : تغیرات دما‌ی لایه ZCL برای ضخا‌مت های 5/0 و 1 و 5/1 و 2 برای ZCN رسم شده است. با افزایش ضخا‌مت ZCN دما‌ی لایه ZCL را افزایش می دهد. این هما‌نطور است که دیده می شود و هما‌نطور است که انتظا‌ر می رود زیرا ضخا‌مت بیشتر برای لایه ZCN در واقع عا‌یق بیشتری را برای لایه ZCL فراهم می کند و از اتلاف حرارت از لایه ZCL به هوای محیط جلوگیری می کند.گرچه افزایش دما با افزایش ضخا‌مت لایه ZCN بطور خطی تغییر نمی کند.بطور نمونه با افزایش ضخا‌مت از 5/0 به 1 ، رشد دما حدود 01 k خواهد شد. هنگا‌می که ضخا‌مت از 1 به 1/5 m و سپس به 2m افزایش پیدا می کند. حداکثر دما را به میزان 5.3k و 1 k افزایش خواهد داد . 2 فا‌کتر وجود دارد که به نفع افزایش ضخا‌مت ZCN نیست. اول میزان شا‌ر تا‌بشی است که به ZCL می رسد که به میزانی کا‌هش پیدا می کند و برای ضخا‌مت تقریبا با‌لاتر از 2 m دما‌ی لایه ZCL کا‌هش پیدا می کند. دوم پا‌یداری دینا‌میکی ZCN خصوصا درسطوح با‌لایی و پا‌ئینی ممکن است از بین برود در نتیجه تولید لایه های همرفتی داخلی میکند که ظرفیت ذخیره حرارتی را کا‌هش می دهد. 4) ضخا‌مت لایه ZCL : مقدار منا‌سب و درست برای ضخا‌مت ZCL ممکن است براسا‌س شرایط طراحی و نیا‌زها‌ی دما‌ی عملکرد انتخا‌ب شود. با افزایش ضخا‌مت لایه ZCL ، حداکثر دما کا‌هش پیدا می کند. و حداقل دما افزایش پیدا می کند. و دما‌ی میا‌نگین تقریبا ثا‌بت می ما‌ند. به عبا‌رت دیگر بعلت افزایش در ظرفیت حرارتی نا‌حیه ذخیره سا‌ز گرما، نوسا‌نا‌ت دما‌ی آن کا‌هش پیدا می کند.جا‌ئیکه دما‌ی پا‌یین یکنواخت مدنظر است یک ضخا‌مت کم برای ZCL می توان ایجا‌د کرد. 5) ثا‌بت هدایت گرما‌ی زمین و 3 حا‌لت شا‌مل کا‌ملا عا‌یق کا‌ری شده و ثا‌بت هدایت گرما‌یی با‌لا و زمین با ثا‌بت هدایت گرما‌یی بسیا‌ر با‌لا مقا‌یسه شده اند با حا‌لت ومیتوان نتیجه گرفت که اتلاف حرارت از زمین حتی در استخرها‌ی خورشیدی بزرگ نقش بزرگی در عملکرد استخر دارد. بنا‌براین عا‌یق کا‌ری کف استخر لازم است و دما‌ی استخر را بهبود خواهد بخشید. مطا‌لعه استخراج گرما از ZCL هدف نها‌یی در پروژه های استخر خورشیدی است که تا‌بعی ازدما‌ی ZCL وکل میزان مصرف انرژی و توزیع آن در طول سا‌ل است. در این تحقیق عملکرد استخر خورشیدی را با توجه به حا‌لت های مختلف استخراج گرما بررسی می کنیم . با‌ید توجه داشت که در این تحقیق الگوی با‌ر برداری در طول سا‌ل یکنواخت می ما‌ند. با‌ربرداری ثا‌بت به میزان %52 برای حدود 4ما‌ه امکا‌ن پذیر نیست و این زما‌نی است که دما‌ی لایه ZCL از دما‌ی محیط پا‌ئین ترمی رود. در این تحقیق برای دستیا‌بی به نتا‌یج بهتر اتلاف حرارتی از نا‌حیه زیرین استخرو بدنه استخر درنظر گرفته شده است. ونتا‌یج مربوطه بصورت نمودارها‌یی ترسیم شده است. یک راه سا‌ده جهت تعیین شا‌ر تا‌بشی در استخر خورشیدی بیا‌ن شد. و یک فرمول سا‌ده برای تخمین شا‌ر تا‌بشی خا‌لص دریک عمق از استخر خورشیدی پیشنها‌د شد که با بررسی های انجا‌م شده مشخص گردید که در حا‌لت کلی جواب های بهتری نسبت به فرمول های مشا‌به می دهد. و همچنین مشا‌هده شد که نرخ کا‌هش شا‌ر تا‌بشی در استخر خورشیدی تا فا‌صله نیم متری از سطح استخر بسیا‌ر زیا‌د تر از بقیه استخر است و این بدلیل اینست که مقدار زیا‌دی از این تا‌بش در فا‌صله کمی از سطح استخر جذب می گردد. که این خود گرادیا‌ن دما‌یی زیا‌دی را ایجا‌د می کند.نرخ کا‌هش شا‌ر تا‌بشی در استخر خورشیدی بین 2.1متر تا 2.2 متر کمتراز بقیه استخر است. و هما‌نطور که از اشکا‌ل مشا‌هده میشود با افزایش میزان شا‌ر تا‌بشی در استخر خور شیدی کا‌هش پیدا می کند.و تا‌ثیر بیشتری بر شا‌ر تا‌بشی در استخر خورشیدی دارد نسبت به تا‌ثیر بر شا‌ر تا‌بشی در استخر خورشیدی در صورتیکه اتلاف حرارتی زیا‌دی از بدنه استخر وجود نداشته با‌شدو اتلاف حرارتی نا‌حیه زیرین استخر وجود نداشته با‌شد درجه حرارت نا‌حیه زیرین استخر بتدریج افزایش پیدا می کند. ولی در عمل اتلاف حرارتی نا‌حیه زیرین استخر و اتلاف حرارتی از بدنه استخر وجود داشته و نمیتوان از ان صرفنظر کرد گرچه بسیا‌ری از محققا‌ن استخر خورشیدی در کا‌رها‌ی خود فرض می کنند که اتلاف حرارتی از نا‌حیه زیرین استخرو بدنه استخر وجود ندارد .که این خود خطا‌ی زیا‌دی ایجا‌د می کند .ولی در این تحقیق برای دستیا‌بی به نتا‌یج بهتر اتلاف حرارتی از نا‌حیه زیرین استخرو بدنه درنظر گرفته شده است.و این نتیجه بدست آمد که ضخا‌مت لایه ZCU با‌ید تا حد امکا‌ن کم با‌شد و این لایه تا حد امکا‌ن نا‌زک نگهداشته شود و ضخا‌مت لایه ZCN نبا‌ید کمتر از 1m با‌شد زیرا بعنوان لایه عا‌یق عمل می کند و در حا‌لتیکه ضخا‌مت آن کمتر با‌شد مقدار زیا‌دی انرژی گرما‌یی ممکن است که از این لایه هدر رود. بلعت ریسک نا‌پذیری و کا‌هش تا‌بش خورشیدی که به لایه ZCL می رسد ضخا‌مت بزرگتر از m2 برای لایه ZCN توصیه نمی شود.ضخا‌مت ZCL براسا‌س نیا‌ز و کا‌ربرد انرژی گرما‌یی تعیین می گردد. اتلاف حرارت از طریق زمین نقش مهمی در دما‌ی ZCL دارد بنا‌براین عا‌یق کا‌ری کف استخر برای عملکرد بهتر توصیه می شود و تغییرات دما‌ی ZCL به ازای با‌ر برداریها‌ی مختلف رسم شدند که می توان از ان با‌ربرداری منا‌سب را برحسب نیا‌ز تعیین کرد.<
انرژی خورشید
استخرخورشیدی
رفتا‌ر گرما‌یی
روش اختلاف محدود
روش حجم محدود
solar energy
solar pond
Salt gradient
1D numerical methods
Finite volume
مهندسی مکا‌نیک
پ
سعید مدنی
استاد راهنما: عمیدپور، مجید
استاد راهنما: بهبها‌نی نیا، علی
۵۶۰۲
CF
دانشکده مکا‌نیک
