27638

بررسي و بهينه سازي مديريت حرارتي سلول هاي خورشيدي با نانوسيال جريان يافته در ميكروكانال با هندسه هاي مختلف

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك-تبديل انرژي

1398

1401/04/26

دكتر مهدي مقيمي

مهدسي مكانيك

باتوجه به اينكه ذخاير سوخت‌هاي فسيلي به شدت رو به كاهش هستند و استفاده از آن‌ها براي تامين انرژي هم مخاطرات زيست محيطي بسياري را در پي دارد، دانشمندان به فكر استفاده از منابع تجديدپذير افتاده‌اند. يكي از منابع انرژي‌هاي تجديدپذيرقابل اطمينان، انرژي خورشيدي است. در استحصال انرژي از خورشيد دو دسته فناوري مطرح است كه در يك رويكرد هدف توليد مستقيم انرژي الكتريسيته به كمك پنل‌هاي فتوولتاييك است. اين پنل‌ها انرژي فوتون‌هاي خورشيد را به‌طور مستقيم به الكتريسيته تبديل مي‌كنند. با برخورد نور خورشيد به سطح اين پنل‌ها دماي سطح آن‌ها افزايش مي‌يابد. اين افزايش دما با كاهش راندمان كاركرد همراه است. در اين پژوهش به خنك‌كاري پنل‌هاي خورشيدي جهت افزايش راندمان آن‌ها پرداخته مي‌شود. براي خنك‌كاري روش‌هاي مختلفي وجود دارد. يكي از موثرترين روش‌ها جريان يافتن نانوسيال گرافن در ميكروكانال پرشده از مواد متخلخل است. با توجه به اينكه استفاده از اين روش علاوه بر افزايش قابل توجه ميزان انتقال حرارت، افت فشار را نيز افزايش مي‌دهد نياز به بهينه‌سازي وجود دارد. در اين پژوهش براي مدل‌سازي نانوسيال از روش ‌مخلوط در نرم افزار فلوئنت و به منظور كاهش تعداد آزمايش‌ها، كاهش هزينه محاسباتي و حصول نتايج دقيق‌تر از طراحي آزمايش به روش سطح پاسخ استفاده شده است. با استفاده از اين روش خنك‌كاري پنل‌هاي خورشيدي و بهينه‌سازي انجام شده راندمان صفحات خورشيدي %21.7 نسبت به كاركرد بدون خنك‌كاري را در پي داشته است.

1401/10/10

Investigation and optimization of thermal management of solar cells with flowing nanofluid in micro channels with different geometries.

7/17/2023 12:00:00 AM

Scientists fall to thinking about using renewable resources since fossil fuel reserves are remarkably decreasing, and using them for energy supply results in environmental hazards. One of the reliable renewable energy resources is solar energy. Two approaches are considered for extracting solar energy; in one, the electrical energy is directly generated using photovoltaic panels. These panels convert the sunlight composed of photons to electricity. The surface temperature of these panels increases when the sunlight hits them. This increase in temperature causes a decrease in operational efficiency. This study investigates the cooling methods of PV panels to increase their efficiency. There are different methods for cooling PV panels, of which the graphene nanofluid flowing through a microchannel filled with porous materials is one of the most effective ones. This method can impressively increase the heat transfer rate besides the pressure loss, so it must be optimized to achieve a trade-off between these two parameters. This study utilizes the mixture method in Fluent software and designs experiments by response surface methodology to decrease the number of experiments, lower computational costs, and obtain more accurate results. Using this cooling method for PV panels and conducting optimization, the panel efficiency increases by 21.7% relative to no cooling operation.

نانوسيال , سلول خورشيدي , ميكروكانال , انرژي خورشيدي , مديريت حرارتي

Nanofluid , Solar cell , Microchannel , Thermal management , Solar energy

Amir Masoud Roshan

Mahdi Moghimi