کلکتور خورشیدی صفحه تخت – شبیه سازی عددی عملکرد کلکتور خورشیدی صفحه تخت با سیال عامل مبرد
کلکتور خورشیدی صفحه تخت
کارشناسی ارشد
رشته: مهندسی مکانیک – مهندسی انرژی ـ مهندسی انرژیهای تجدیدپذیر
200,000 تومان
150,000 تومان
پرداخت و دریافت فایل
چکیده
امروزه تحقیقات زیادی جهت افزایش راندمان کلکتورهای خورشیدی با تغییر سیال عامل درون آنها انجام شده است. یکی از سیالهایی که مورد توجه محققان قرار گرفته است مبردها میباشند. مبردها هنگامی که در فشار بالا وارد کلکتور میشوند بعد از طی مسافتی شروع به تبخیر شدن میکنند. در ناحیه دوفازی ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال به میزان چشمگیری افزایش مییابد. که در نتیجه موجب افزایش جذب انرژی توسط سیال و افزایش راندمان کلکتور میگردد.
در این تحقیق، شبیه سازی عددی با استفاده از روابط حاکم بر کلکتور خورشیدی صفحه تخت و نیز روابط موجود برای محاسبه ضریب انتقال حرارت سیال در نواحی تک فاز و دوفازی انجام شده است. سیال عامل استفاده شده در این شبیه سازی مبرد .R-134a. میباشد که با سیال آب مقایسه گردیده است. شبیه سازی در فشارهای .4، .6 و .8 بار.، دبیهای .0025/0.، 005/0 .و 01/0 کیلوگرم بر ثانیه و لوله های کلکتور با قطرهای .4،.8 و 14 میلیمتر انجام شده است تا اثر این متغیرها روی ضریب انتقال حرارت سیال.، انرژی جذب شده توسط سیال و راندمان کلکتور بررسی گردد.
نتایج شبیه سازی
نشان میدهد که ضریب انتقال حرارت سیال در منطقه دوفازی ناگهان افزایش چشمگیری نسبت به منطقه تک فاز مییابد. که منجر به افزایش قابل توجه حرارت جذب شده توسط سیال میگردد.
مقایسه حرارت جذب شده توسط آب نسبت به مبرد نشان میدهد که راندمان کلکتور از .61. درصد برای آب به .83. درصد برای مبرد افزایش مییابد. از طرفی با افزایش فشار از .4 بار به .8 بار.، راندمان کلکتور از .3/74 درصد به .5/65 درصد کاهش مییابد. در بررسی دیگر تغییر دبی سیال ورودی به کلکتور روی راندمان محاسبه و مشخص گردید که افزایش دبی سیال اثر مثبتی روی افزایش راندمان دارد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان داد که با افزایش قطر لوله ها راندمان کلکتور کاهش مییابد. این شبیه سازی برای منطقه سردسیر (برای مثال شهر تبریز) در مقایسه با منطقه گرمسیر .(برای مثال شهر یزد). نشان میدهد که میزان افزایش راندمان کلکتور حاوی سیال مبرد نسبت به آب در شهر تبریز .1/38.درصد،. در صورتی که برای شهر یزد .2/21. درصد میباشد.
کلکتور خورشیدی صفحه تخت
شبیه سازی عددی , کلکتور خورشیدی , مبرد , refrigerant , solar collector , numerical simulation
فصل اول- مقدمه ۱
۱-۱- پیشگفتار ۱
۱-۲- هدف از انجام پروژه ۱
۱-۳- تحقیقات صورت گرفته ۲
فصل دوم – سیستمهای آب گرمکن خورشیدی ۵
۲-۱- انواع کلکتور خورشیدی ۵
۲-۱-۱- کلکتور صفحه تخت ۵
۲-۱-۲- کلکتور لوله خلاء ۶
۲-۱- ۳- کلکتور متمرکزکننده بشقابی ۷
۲-۱- ۴- کلکتور متمرکز کننده سهموی خطی ۸
۲-۲- مبرد ۸
۲-۳- آب گرم کن خورشیدی حاوی مبرد ۸
۳-۴- جریان دوفازی ۹
فصل سوم- محاسبه تابش خورشیدی و گرمای جذب شده توسط کلکتور صفحه تخت ۱۱
۳-۱- محاسبه تابش خورشیدی ۱۱
۳-۲- محاسبات گرمایی کلکتور خورشیدی صفحه تخت ۱۳
فصل چهارم- الگوریتم شبیه سازی عددی کلکتور خورشیدی صفحه تخت
با سیال عامل مبرد ۱۵
۴-۱- ناحیه تک فاز مایع ۱۶
۴-۲- ناحیه دوفازی ۱۹
۴-۳- ناحیه تک فاز گاز ۲۳
فصل پنجم- تحلیل نتایج ۲۴
۵-۱- راندمان کلکتور ۲۴
۵-۲-تاثیر فشار مبرد بر روی راندمان کلکتور ۲۹
۵-۳- تاثیر دبی ورودی سیال بر روی راندمان کلکتور ۳۰
۵-۴- تاثیر قطر لوله های کلکتور بر روی راندمان ۳۲
۵-۵- تاثیر دمای محیط بر روی راندمان کلکتور ۳۳
۵-۶- شبیه سازی برای ساعات مختلف روز ۱۵ دی ماه شهر یزد ۳۴
۵-۷- مقایسه عملکرد کلکتور با سیال عامل مبرد بین دو منطقه آب و هوایی متفاوت
در فصل زمستان ۳۴
نتیجه گیری ۳۵
منابع ۳۶