دپارتمان پژوهشی سفیر

نمای شماتیک کلکتور لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی

آنالیز اگزرژی آبگرمکن‌های خورشیدی

 آنالیز اگزرژی آبگرمکن‌های خورشیدی

در میان انواع مختلف انرژیهای تجدیدپذیر انرژی خورشیدی به دلیل دسترسی آسان و هزینه کارکرد پایین همواره مورد توجه خاصی بوده است. استفاده از این انرژی در دو مقیاس صنعتی (عمدتاً با هدف تولید برق ) و خانگی ( عمدتاً به منظور تولید حرارت ) در چند دهه‌ی اخیر رشد چشمگیری داشته است.

در مناطق با آب و هوای گرم می‎توان تا %۷۵ نیاز گرمایش آب را با استفاده از سیستمهای حرارتی خورشیدی تامین کرد. این درصد در مناطق با آب و هوای سرد اروپا تا %۲۰ کاهش می‌یابد آبگرمکنهای خورشیدی به دلیل قیمت پایین و تکنولوژی ساده‌ترش پرکاربردترین سیستم حرارتی خورشیدی در جهان محسوب می‌شوند. اصلی‌ترین بخش این سیستمها، کلکتور خورشیدی است که انرژی تابشی خورشید توسط آن جذب می‌گردد.

کلکتور خورشیدی نوع خاصی از مبدل است که انرژی تشعشع خورشید را به حرارت تبدیل می کند اما از جهات مختلف با مبدلهای حرارتی تفاوت دارد. در مبدلهای گرمایی، گرما معمولا از طریق جابجایی یا هدایت به سیال دیگر منتقل می شود و انتقال گرما از طریق تابش در آنها بسیار ناچیز است درحالیکه در یک کلکتور خورشیدی، انتقال حرارت از طریق تابش دارای نقشی اساسی است.

نمای شماتیک کلکتور لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی
نمای شماتیک کلکتور لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی

شناخت و ارزیابی دقیق این کلکتورها می‌تواند تاثیر زیادی در طراحی بهینه‌ی آنها داشته باشد. عمده‌ی تحقیقاتی که در سالهای گذشته روی این کلکتورها صورت گرفته بر پایه‌ی قانون اول ترمودینامیک بوده است. اما این تحلیل هیچگونه اطلاعاتی در مورد افت‌ها و بازگشتناپذیریهای داخلی نمی‌دهد و به تنهایی نمی‌تواند معیار مناسبی جهت ارزیابی کارایی کلکتورهای خورشیدی باشد.

این امر لزوم استفاده از تحلیلهای بر پایه‌ی قانون دوم ترمودینامیک را نشان می‌دهد. آنالیز اگزرژی واضح ترین تحلیل بر پایه‌ی قانون دوم ترمودینامیک است. که یکی از مهمترین مزایای آن نسبت به قانون اول در نظر گرفتن شرایط محیط است که تاثیر بسیاری بر عملکرد سیستم و افزایش یا کاهش مصرف انرژی دارد. به همین دلیل در این تحقیق به صورت تئوری و تجربی به بررسی راندمان انرژی و اگزرژی دو نمونه کلکتور صفحه تخت و لوله‌ای خلاء موجود در سایت انرژی خورشیدی دانشگاه آزاد واحد تهران جنوب خواهیم پرداخت.

آبگرمکنهای خورشیدی پرکاربردترین سیستمهای حرارتی خورشیدی در جهانند. اصلی‌ترین بخش آنها کلکتور خورشیدی است که انرژی تابشی خورشید را جذب کرده و به سیال عامل انتقال می‌دهد. استفاده از راندمان قانون اول ترمودینامیک به عنوان یکی از مهمترین پارامترها جهت معرفی و مقایسه‌ی سیستمهای حرارتی از جمله کلکتورهای خورشیدی به طور متداول مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حالیکه قانون اول ترمودینامیک به تنهایی قادر به بیان عملکرد کمی و کیفی این سیستمها نمی‌باشد.

در این تحقیق مدلی تئوری و جامع برای تحلیل انرژی (قانون اول ترمودینامیک) و اگزرژی (قانون دوم ترمودینامیک) کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت و لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی ارائه شده که در آن تاثیر مولفه‌های طراحی کلکتور روی عملکرد آن قابل بررسی است. پس از ارزیابی و تایید این مدل با استفاده از  نتایج آزمایشات عملی به بررسی تاثیر پارامترهای طراحی مختلف روی راندمان انرژی و اگزرژی کلکتور پرداخته شده است.

فهرست مطالب مقاله آنالیز اگزرژی آبگرمکن‌های خورشیدی

  • فصل اول: کلیات
    • پیشینه‌ی تحقیق
    • روش کار و تحقیق
  • فصل دوم: کلکتورهای خورشیدی
    • کلکتور صفحه تخت
    •  کلکتورهای متمرکز کننده
  • فصل سوم : آبگرمکنهای خورشیدی
    • اجزای اصلی آبگرمکن های خورشیدی
      •  کلکتور خورشیدی
      •  مخزن ذخیره آب گرم
      • آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی
      • آبگرمکن های خورشیدی با سیستم های جابجایی اجباری
      • آبگرمکن های خورشیدی یکپارچه
  • فصل چهارم : آنالیز قانون دوم ترمودینامیک
    • انرژی و قانون اول ترودینامیک
    • قانون دوم ترمودینامیک
      • اگزرژی
      • اتلاف اگزرژی و تولید آنتروپی در فرایندهای ترمودینامیکی
  • فصل پنچم : آنالیز انرژی و اگزرژی کلکتورهای خورشیدی
    •  کلکتور صفحه تخت
      • آنالیز انرژی
      • آنالیز اگزرژی
    • کلکتور لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی
      • تحلیل حرارتی
      • راندمان انرژی
      • راندمان اگزرژی
  • فصل ششم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات
  • ارزیابی عملی روابط تئوری
  •  بررسی تاثیر تغییر پارامترهای طراحی بر عملکرد کلکتورها
  • جمع بندی و پیشنهادات

جهت مشاوره آنالیز اگزرژی آبگرمکن‌های خورشیدی با ما تماس بگیرید. دپارتمان پژوهشی سفیر

 

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *