20883

۲۰۸۸۳

بررسي اثر پارامترهاي ترموفيزيكي نانوسيال پايه گرافن در عملكرد سامانه جذب مستقيم انرژي خورشيدي

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

۱۳۹۴-۹۷

۱۳۹۷/۰۸/۲۲

دكتر روح اله احمدي - دكتر صادق صادق زاده

فناوري هاي نوين

استحصال انرژي خورشيدي به‌عنوان بزرگ‌ترين منبع انرژي تجديدپذير از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. يكي از روش¬هاي مرسوم تبديل انرژي خورشيدي به انرژي گرمايي، كلكتورهاي خورشيدي مي‌باشد. كلكتورهاي خورشيدي مرسوم داراي بازده پايين مي‌باشند. به‌منظور افزايش بازده كلكتور از روش¬هاي نوين مانند تغيير سيالات عامل مرسوم به نانوسيال و حذف صفحات و لوله¬هاي جاذب در كلكتورهاي خورشيدي و استحصال انرژي خورشيدي به روش مستقيم و حجمي توسط نانوسيال استفاده مي‌شود. در اين پايان‌نامه دو نانوسيال اكسيد گرافن-آب و گرافن-روغن انتقال حرارتي در غلظت¬هاي مختلف جرمي به‌عنوان سيال عامل در كلكتور خورشيدي جذب مستقيم بكار رفته است. مدل‌سازي عددي و يك‌بعدي كلكتور خورشيدي انجام پذيرفته و رفتار حرارتي و نوري نانوسيال در كلكتور خورشيدي جذب مستقيم مورد مطالعه واقع شده است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي با نتايج حاصل از آزمايش¬هاي تجربي مورد مقايسه قرار گرفته‌اند و غلظت جرمي بهينه و ارتفاع بهينه كلكتور خورشيدي جذب مستقيم معرفي شده است. بازده به‌دست‌آمده از كلكتور با نانوسيال اكسيد گرافن-آب بيشتر از بازده كلكتور با سيال عامل گرافن-روغن انتقال حرارتي مي‌باشد. كلكتور جذب مستقيم با ارتفاع 48 ميلي‌متري نانوسيال اكسيد گرافن-آب و با غلظت جرمي %1/0 بهترين عملكرد را داشته و بازده كلكتور 75 درصد مي‌باشد، همچنين بهترين عملكرد كلكتور خورشيدي جذب مستقيم با نانوسيال گرافن-روغن انتقال حرارتي در غلظت جرمي %001/0 بوده و بازده كلكتور 32 درصد در انتهاي بازه زماني آزمايش مي‌باشد. واژه‌هاي كليدي: كلكتور خورشيدي جذب مستقيم، نانوسيال اكسيد گرافن-آب و گرافن-روغن انتقال حرارتي، مدل‌سازي عددي يك‌بعدي، خواص حرارتي و نوري.

1398/05/02

Evaluation of thermophysical parameters effects of graphene oxide-water and graphene-heat transfer oil colloids in the performance of direct absorption solar collector

11/13/2018 12:00:00 AM

Solar energy has known as the largest renewable energy source, due this particular mount of energy, extraction and using solar energy became important in last decades. One of the most common ways of converting solar energy into thermal energy is solar collectors. Conventional solar collectors are not efficient enough. In order to increase the efficiency of solar collectors, new methods such as changing the conventional working fluid into the nanofluid, removing adsorbent plates and receptacles in solar collectors so solar energy is gained directly and volumetric by nanofluid. In this dissertation, two nanofluids of graphene oxide-water and graphene-heat transfer oil are used in various mass concentrations as the working fluid in the direct absorption solar collector. Numerical simulation and one dimensional (1D) modeling have been used and thermal and optical behavior of nanofluid in direct absorption solar collector has been explored. By modeling with MATLAB software optimum concentration and height have been acquired in direct absorption solar collector. Using nanofluids as a working fluid in the direct absorption solar collectors lead the optical properties of nanofluids to an important role. For mass concentrations of 0.02%, 0.05%, 0.1% and 0.25% GO-water and pure water solar collector efficiency were obtained in end of 45 minutes of simulation 45%, 49%, 62%, 76% and 15%, respectively. The results of the simulation are compared with the results of the experimental experiments and the optimum mass concentration and optimum heights of direct absorption solar collector have been introduced. The efficiency of the collector with the graphene oxide-water nanofluid is higher than the efficiency of collector using the graphene-heat transfer oil. Direct absorption collector with a height of 48 mm and graphene-water nanofluid with a mass concentration of 0.1% has the best performance and collector efficiency became 75%, as well as the best performance of direct absorption solar collector with graphene-heat transfer oil nanoparticles at a mass concentration of 0.001% and collector efficiency returns 32% at the end of the test period. Keywords: Direct absorption solar collector, graphene oxide-water nanofluid, graphene-heat transfer oil, numerical one-dimensional simulation, thermal and optical properties