22085

بهبود راندمان انتقال انرژي تشعشعي در كلكتورهاي دودكش‌هاي خورشيدي به كمك لوله‌هاي انتقال دهنده ي تشعشعات به هواي زير كلكتور

كارشناسي ارشد

مدلسازي، شبيه سازي و كنترل

96-99

1399/3/18

دكتر منصور شيرواني

دكتر محمدرضا يوسفي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

افزايش جمعيت و همچنين افزايش مصرف برق در جهان، ميزان محدود سوخت‌هاي فسيلي موجود و آلودگي محيط‌ زيست به ما اجازه مي‌دهد تا ضرورت استفاده از سيستم‌هاي توليد برق را كارآمد بدانيم. نيروگاه دودكش خورشيدي(انرژي تجديد پذير) يكي از فناوري‌هاي نوين، اميدبخش و مؤثر در آينده، براي بهره¬وري از انرژي تابش خورشيدي مطرح است كه قادر به تبديل انرژي خورشيدي به انرژي حرارتي در كلكتور خورشيدي و درنهايت تبديل به انرژي مكانيكي و توليد توان الكتريكي است. يكي از مهم‌ترين پارامترها درزمينه‌ي فناوري نيروگاه دودكش خورشيدي افزايش بازدهي نيروگاه با توجه به طراحي آن‌ مي‌باشد كه به‌منظور توليد توان بيشتر يا بهره‌وري متفاوت، موردبررسي و تحليل قرارگرفته‌اند. در اين مطالعه، روش جديدي با عنوان «تركيب كلكتور دودكش خورشيدي با لوله‌هاي استوانه‌اي شكل» ارائه‌شده و بدين منظور يك نمونه آزمايشگاهي با كلكتوري با قطر 3.44 متر و ارتفاع متوسط كلكتور 0.665 متر، با دودكشي ثابت به ارتفاع 12 متر و قطر 0.254متر ساخته‌شده است. هدف بررسي تأثير وجود لوله‌هاي استوانه‌اي در كلكتور دودكش خورشيدي با استفاده از روش آزمايشگاهي است كه امكان افزايش اختلاف دماي ورودي و خروجي كلكتور( ) را از تمام پرتوهاي تابش خورشيدي اعم از مستقيم و غيرمستقيم (پراكنده) فراهم مي‌كند. در اين سيستم براي تبادل گرما با هواي زير كلكتور از لوله‌هاي استوانه‌اي در سه حالت(120-88-60 ) عدد لوله استفاده‌شده است. تأثير لوله‌هاي استوانه¬اي دودكش بر عملكرد سيستم در حالت تركيبي كاملاً آناليز شده است. نتايج عددي حاصل از شبيه‌سازي با نرم‌افزار فلوئنت به‌صورت سه‌بعدي با حل معادلات ناوير - استوكس و معادلات انرژي، با نتايج تجربي مربوط به نيروگاه دودكش خورشيدي پلنت آزمايشگاهي ساخته‌شده در دانشگاه علم و صنعت ايران اعتبار‌سنجي شده است. آزمايش‌ها براي يك دوره 10 روزه انجام شد و داده‌هاي چهار روز در اين پروژه ارائه شد. حداكثر سرعت هوا در مكاني بالاي توربين(ورودي دودكش) 2.4 متر بر ثانيه بود. با اضافه كردن تعداد لوله‌هاي استوانه‌اي با ارتفاع cm33 و شعاع cm5 زير كلكتور در طول روز، افزايش2.4 متر بر ثانيه و 62 درجه سانتي‌گراد به ترتيب براي سرعت و دماي متوسط، در ورودي دودكش و كلكتور، نسبت به حالت معمولي(بدون لوله) مشاهده‌شده است. ثابت‌شده است كه روش استفاده از لوله‌هاي قرار داده‌شده در زير كلكتور قادر است راندمان كلكتور دستگاه آزمايشگاهي را افزايش دهد.

1399/04/02

Optimizing efficiency of radiation energy in solar chimney collectors utilizing of transfering radiation tubes in the air below the collector

6/7/2020 12:00:00 AM

Continual increase of the air population in the world as well as increasing energy demand is one of the major problems in recent decades. On the other hand, the limited amount of fossil fuel and its environmental pollution persuades us to approach more to renewable energies. The solar chimney power generation is one of the most promising technologies for using from solar radiation energy. In solar chimney, solar energy is converted into thermal energy in a solar collector and then to the electrical energy. One of the most important problems in solar chimney power plant technology is improving its energy conversion efficiency with regard to its design which has been investigated and analyzed in order to produce more power with better efficiency. In this study, a new design of collector is presented to improve the conversion efficiency of the collector in solar chimneys. The method is based on using cylindrical pipes connected to the canopy, while located and hanged down inside the collector. The pipes help in transmitting the solar radiation energy directly to the flowing air beneath the canopy with the least convection and reflection of radiation energy to the surrounding. This idea was tested in laboratory-scale equipment with 3.44 m diameter of collector and an average height of canopy from the ground equal to 0.63 m. The pipes were closed in the bottom to prevent flowing of air between ambient and heated air inside the collector. But, the top of cylinders are open to allow the radiations straightly enter the tube and heat up the walls of the cylinders. The chimney height was 12 m and its diameter 0.254 m. Thus, the aim of the study is to investigate the effect of cylindrical pipes on the performance of the solar chimney collector using the measurements of velocity in chimney and temperatures in various locations of the collector. The cylinders were selected equal to 60, 88 and 120 for better investigating their effectiveness. The effect of cylinder tubes on system performance is well analyzed. Numerical results, obtained by CFD simulations via Fluent software. Calculations were performed by solving the navier - stokes equations and energy equations and checked with experimental results obtained at the Iran University of Science and Technology (IUST). The experiments were conducted for a 10 - day period and were presented in the project for four days. The maximum air velocity at the top of the turbine was 2.4 m / s. By adding the number of tubes with a height of 33 cm and a radius of 5 cm, an increase of 2.4 m / s in velocity and maximum 62 C were observed. It has been demonstrated that the location of tubes under the collector affects the efficiency of the whole system.