31684

بهينه سازي دودكش خورشيدي براي كاربرد ويژه

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1401

1403/06/25

دكتر حبيب الله اكبري

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

مهندسي مكانيك

چكيده در مناطق خشك در سراسر جهان، نياز مبرم به آب شيرين و منابع انرژي پايدار، منتج به اكتشاف فن‌آوري‌هاي نوآورانه‌ شده است كه مي‌توانند به طور همزمان اين چالش‌ها را برطرف كنند. دودكش خورشيدي، يك مفهوم اميدواركننده انرژي تجديدپذير مي باشد كه به دليل پتانسيل آن براي مهار انرژي خورشيدي هم براي نمك‌زدايي و هم براي توليد برق مورد توجه قرار گرفته است. اين چكيده يك نماي كلي از طراحي سيستم دودكش خورشيدي و كاربردهاي آن در نمك‌زدايي و توليد برق ارائه مي‌كند. دودكش خورشيدي شامل يك ساختار عمودي بلند با يك كلكتور گلخانه اي در پايه آن و يك دودكش در بالا است. تشعشعات خورشيدي هواي داخل گلخانه را گرم مي كند و باعث حركت صعودي سيال گرم و ايجاد كشش طبيعي در داخل دودكش مي شود. اين جريان هوا انرژي مورد نياز يك ژنراتور- توربين را براي توليد برق تامين مي كند و در عين حال فرصت هايي را براي نمك زدايي از طريق يك فرآيند ثانويه ارائه مي دهد. نمك زدايي در سيستم دودكش خورشيدي به عنوان يك محصول جانبي فرآيند خنك سازي رخ مي دهد. همانطور كه هواي گرم شده از طريق دودكش بالا مي رود، يك منطقه كم فشار در پايه ايجاد مي كند. آب دريا به داخل كلكتور گلخانه منتقل مي شود و هواي گرم آب را تبخير مي كند . اين بخار را مي توان براي به دست آوردن آب شيرين تقطير نمود و تقاضاي رو به رشد براي آب آشاميدني تميز در مناطق خشك را برآورده كرد. به طور همزمان، قابليت توليد برق دودكش خورشيدي يك مزيت قابل توجه است. جريان هوا در داخل دودكش ، توربين متصل به ژنراتور را به حركت در مي آورد و برق تجديدپذير توليد مي كند. اين عملكرد دوگانه، دودكش خورشيدي را به يك راه حل جذاب براي مناطقي كه با كمبود آب و كمبود انرژي روبرو هستند تبديل مي كند. اين پايان نامه مزاياي كليدي سيستم دودكش خورشيدي، از جمله حداقل تاثير زيست محيطي، توليد انرژي تجديدپذير، و پتانسيل براي توليد آب و برق غيرمتمركز را مورد بحث قرار مي دهد. همچنين چالش ها و محدوديت هاي مرتبط با اين فناوري، مانند هزينه هاي بالاي ساخت و ساز اوليه و محدوديت هاي جغرافيايي آن را بررسي مي كند. در نتيجه، دودكش خورشيدي به عنوان يك راه حل پايدار براي حل مسائل درهم تنيده كمبود آب و تقاضاي انرژي در مناطق خشك مد نظر قرار مي گيرد . تلاش‌هاي مستمر تحقيق و توسعه براي بهينه‌سازي طراحي، بهبود كارايي و قابل دسترس‌تر كردن اين فناوري نوآورانه براي جوامعي كه با اين چالش‌هاي مبرم روبرو هستند ضروري است.

1403/09/18

Optimization of the Solar Chimney with Special Applications

1/1/1900 12:00:00 AM

Introduction In arid regions around the globe, the pressing need for fresh water and sustainable energy sources has led to the exploration of innovative technologies capable of addressing these intertwined challenges. One such promising technology is the solar chimney, a renewable energy concept that has garnered significant attention due to its potential to harness solar energy for both desalination and electricity generation. Solar Chimney System Design A solar chimney system typically consists of a tall vertical structure with a greenhouse-like collector situated at its base and a chimney at the top. The design leverages solar radiation to heat the air within the greenhouse collector. As the warm air rises, it initiates a natural draft effect within the chimney. This upward airflow is harnessed to drive a turbine connected to a generator, thereby producing electricity. Dual Functionality: Desalination and Electricity Generation The solar chimney's ability to concurrently address water and energy needs is particularly noteworthy. Desalination within this system occurs as a by-product of the cooling process associated with air movement. As the heated air ascends through the chimney, it creates a low-pressure zone at the base. This phenomenon facilitates the intake of seawater into the greenhouse collector. The warm air within the greenhouse evaporates the seawater, and the resulting vapor is then condensed to yield fresh water. This distilled water can significantly contribute to alleviating the scarcity of clean drinking water in arid regions. Simultaneously, the solar chimney demonstrates substantial potential for renewable electricity generation. The airflow within the chimney drives the turbine, which is linked to an electricity generator. This dual functionality—producing both water and energy—renders the solar chimney an attractive solution for regions grappling with both water and energy shortages. Advantages and Challenges The solar chimney system boasts several notable advantages. Firstly, it has a minimal environmental footprint, relying predominantly on solar energy, a clean and renewable resource. Secondly, it offers the potential for decentralized water and energy production, which is particularly beneficial for remote or off-grid communities. Finally, it contributes to sustainable development by addressing critical resource needs without depleting natural reserves. However, there are challenges and limitations associated with the deployment of solar chimney technology. One major constraint is the high initial construction cost, which can be a barrier to widespread implementation. Additionally, the effectiveness of the system can be influenced by geographical and climatic conditions, limiting its applicability to certain regions. Conclusion and Future Outlook In conclusion, the solar chimney presents a sustainable solution to the interlinked issues of water scarcity and energy demand in arid regions. It combines the processes of desalination and electricity generation into a synergistic system that leverages the abundant solar energy available in these areas. To enhance the viability and accessibility of this technology, ongoing research and development are critical. Efforts should focus on optimizing system design, improving efficiency, and reducing construction costs to make the solar chimney a feasible option for communities facing severe resource challenges.

دودكش خورشيدي، نمك زدايي، توليد برق ، انرژي تجديد پذير ، مناطق خشك

Solar chimney, desalination, electricity generation, renewable energy, arid regions

farshad ramazanpour mofrad

habiballah akbari