17968

17968

طراحي و ساخت نمونه آزمايشگاهي سامانه هيبريدي كلكتور خورشيدي با ديزل زيستي به منظور برسي پارامترهاي موثر در افزايش راندمان سيستم

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم‌هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

تير 1396

دكتر عليرضا زاهدي - دكتر علي‌بخش كسائيان

فناوري هاي نوين

چكيده در اين تحقيق سيستم هيبريدي توليد ديزل زيستي از ريزجلبك با كمك گرماي تأمين‌شده توسط كلكتور خورشيدي سهموي-خطي مورد طراحي و آزمايش قرار گرفت. اين امر باعث كاهش هزينه تمام‌شده براي زيست ديزل گشته و بستر مناسب را براي توسعه اين بخش از انرژي‌هاي تجديدپذير فراهم مي‌كند. همچنين به‌منظور افزايش راندمان انتقال حرارت در سيستم كلكتور خورشيدي از نانو ذراتاكسيد مس و اكسيد منيزيم با درصدهاي حجمي 15/0%، 25/0% و 35/0% به دليل ضريب هدايت حرارتي بالا در سيال پايه استفاده گرديد. ضمن آن كهسيال پايه آب و اتيلن گليكول هر يك به‌طور جداگانه مورد آزمايش قرارگرفته و تأثير اضافه نمودن نانوذره روي تغيير ظرفيت انتقال حرارت آن‌ها گزارش شد. نتايج حاصل نشان داد با افزايش ميزان درصد حجمي نانو ذرات داخل سيال ناقل حرارت ظرفيت انتقال حرارت و همچنين ضريب هدايت سيال افزايش مي‌يابد. اين امر افزايش ميزان درجه حرارت خروجي از كلكتور و ورودي به راكتور توليد زيست ديزل را به همراه داشته است.با توجه به وقوع دماهاي خروجي مختلف در خروجي سيستم كلكتور خورشيدي آزمايش‌هاي مختلف به‌منظور توليد سوخت از روغن كلزا صورت گرفت و نتايج موردبررسي قرار گرفت. سپس با به دست آمدن شرايط بهينه ازلحاظ دماي واكنش طراحي سيستم هيبريد توليد سوخت ديزل مبتني بر طراحي سيستم كنترل جريان سيال در راكتور توليد ديزل به‌منظور كنترل دماي راكتور صورت گرفت. زيست ديزل در اين طرح با استفاده از واكنش تبادل استري و در حضور كاتاليزور سديم هيدروكسيدتوليدشده است. سوخت توليدشده از نوع ديزل با استفاده از روغن ريزجلبك كلرلا پس از توليد در داخل راكتور، جداسازي شده و آزمون‌ها و آناليزهاي مربوطه به‌منظور اطمينان از درصد تبديل روغن به سوخت و همچنين مشخصات سوخت توليدشده، انجام پذيرفت. نتايج به‌دست‌آمده نشان داد كه درصد تبديل روغن به سوخت در اين روش به ميزان قابل قبول 4/91 درصد رسيد. واژه‌هاي كليدي:زيست‌ديزل، كلكتور سهموي-خطي خورشيدي، نانوسيال، كنترل دما، تبادل استري

1396/08/06

10/28/2017 12:00:00 AM

Abstract In this study, a hybrid diesel generator plant system was designed and tested with the help of heat supplied by a parabolic-linear solar collector. This system was defined according to the availability of the solar collector power plant system in order to increase its capacity by using clean and clean fuel production. Also, in order to increase the heat transfer efficiency in the solar collector system, nanoparticles were used in the base fluid. Copper oxide nanoparticles and magnesium oxide have been investigated due to the high thermal conductivity coefficient. Base water and ethylene glycol fluid were also tested individually and the effect of adding nanoparticles on their heat transfer capacity was reported. Each nanoparticle with volume percentages of 0.15%, 0.25% and 0.35% was tested. The results of using nanoparticles in different volumetric percentages indicated that by increasing the volume percentage of nanoparticles inside the fluid carrier, the heat transfer capacity as well as the fluid density coefficient increase and this has led to an increase in the temperature of the outlet from the collector and the entrance to the bio diesel engine reactor. A temperature control system based on fluid flow control was obtained using the transformation functions of each component and the formation of closed circuit loop diagrams. Due to the different outlet temperatures at the output of the solar collector system, different experiments were carried out to produce fuel from rapeseed oil and the results were analyzed. Then, with the optimal conditions for the design temperature of the diesel fuel hybrid system design, it was based on the design of a fluid flow control system in the diesel engine reactor to control the reactor temperature. Bio diesel in this design is produced by using a stear exchange reaction in the presence of a sodium hydroxide catalyst. The diesel fuel produced by using chlorine plant oil was isolated after the production inside the reactor, and the relevant tests and analyzes were performed to ensure the percentage of conversion of oil to fuel as well as the specifications of the fuel produced. The results showed that the percentage of oil-to-fuel conversion in this method was 91.4%, which is acceptable. Keywords: Biodiesel, Parabolic Linear Solar Collector, Nanosilicon, Temperature Control, Sterile Exchange