شماره ركورد
34534
پديد آورنده
سامان بهمنيار
عنوان
ارزيابي انرژي، اگزرژي، اقتصادي و بهينهيابي سيستمهاي آبگرمكن خورشيدي صفحه تخت با چيدمان سري و موازي با حضور آشفتهساز در جريان داخلي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي سيستم هاي انرژي گرايش تكنولوژي انرژي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/11/19
استاد راهنما
دكتر سيدمجتبي ميرحسيني
استاد مشاور
/
دانشكده
فناوري هاي نوين
چكيده
آبگرمكنهاي خورشيدي صفحه تخت بهعنوان يكي از سامانههاي كارآمد توليد آب گرم، نيازمند ارزيابي دقيق عملكرد و بهينهسازي براي دستيابي به راندمان بالاتر هستند. در اين پژوهش، چهار پيكربندي مختلف شامل سيستم با كلكتور ساده، سيستم با كلكتور مجهز به آشفتهساز جريان داخلي، آرايش سري كلكتورهاي مجهز به آشفتهساز و آرايش موازي كلكتورهاي مجهز به آشفتهساز مورد بررسي قرار گرفت. تحليلها بر اساس معيارهاي انرژي، اگزرژي و اقتصادي انجام شد تا سيستم بهينه از جنبههاي گوناگون مشخص گردد. نتايج ارزيابي نشان داد كه استفاده از آشفتهساز در كلكتور منفرد موجب افزايش دماي خروجي از حدود 38 درجه سانتيگراد به حدود 42 درجه سانتيگراد گرديد. در آرايش سري، دما بهصورت تدريجي افزايش يافته و در خروجي نهايي به مقدار 6/76 درجه سانتيگراد رسيد. در آرايش موازي نيز، به دليل تقسيم دبي بين كلكتورها، تركيب جريانهاي خروجي دمايي مشابه پيكربندي سري ايجاد كرد. تجزيه و تحليل اگزرژي نيز نشان داد كه حضور آشفتهساز باعث كاهش تخريب اگزرژي نسبت به سيستم پايه ميشود، هرچند پيكربنديهاي سري و موازي به دليل استفاده همزمان از چند كلكتور با تخريب اگزرژي بيشتري همراه هستند. از منظر اقتصادي نيز، نسبت هزينه به حرارت توليدي در پيكربنديهاي مجهز به آشفتهساز بهبود يافت؛ بهطوريكه در آرايشهاي چندكلكتوره اين مقدار از 17/1 به 6/0 دلار بر كيلووات رسيد. در نهايت، نتايج بهدستآمده نشان ميدهد كه تركيب آرايشهاي سري و موازي با حضور آشفتهساز جريان داخلي، با افزايش قابلتوجه دماي خروجي همراه است. با اين حال، تفاوت در دستيابي به دماي بالاتر در چيدمان سري و موازي به دليل تقسيم دبي ورودي به سيستم ميتواند در مراحل متفاوتي حاصل گردد كه بسته به شرايط عملياتي موردنظر، قابليت استفاده و انتخاب دارد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/28
عنوان به انگليسي
Energy, exergy and economic evaluation and selection of the optimal configuration for flat-plate solar water heating systems with series and parallel arrangements incorporating turbulator in the internal flow
تاريخ بهره برداري
2/8/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سامان بهمنيار
چكيده به لاتين
Flat-plate solar water heaters, as one of the efficient systems for hot water production, require precise performance evaluation and optimization to achieve higher efficiency. In this study, four different configurations were investigated, including the system with a simple collector, the system with a collector equipped with an internal flow turbulator, the series arrangement of collectors equipped with a turbulator, and the parallel arrangement of collectors equipped with a turbulator. Analyses were carried out based on energy, exergy, and economic criteria to determine the optimal system from various aspects. The evaluation results showed that the use of a turbulator in a single collector increased the outlet temperature from about 38 °C to about 42 °C. In the series arrangement, the temperature gradually increased and reached 76.6 °C at the final outlet. In the parallel arrangement, due to the division of flow rate between the collectors, the combination of outlet streams created a temperature similar to the series configuration. Exergy analysis also indicated that the presence of the turbulator reduced exergy destruction compared to the base system, although the series and parallel configurations, due to the simultaneous use of multiple collectors, were associated with higher exergy destruction. From an economic perspective, the cost-to-heat ratio improved in the configurations equipped with a turbulator; in multi-collector arrangements, this value reached 0.6 US$/kW. Ultimately, the obtained results demonstrate that the combination of series and parallel arrangements with the presence of an internal flow turbulator is accompanied by a significant increase in outlet temperature. However, the difference in achieving higher temperatures in series and parallel configurations, due to the division of the inlet flow rate to the system, can occur at different stages, which, depending on the desired operating conditions, can be utilized and selected accordingly.
كليدواژه هاي فارسي
آبگرمكن خورشيدي , آرايش كلكتورها , آشفته ساز جريان داخلي , ارزيابي ترموديناميكي
كليدواژه هاي لاتين
Solar water heater , Collector configuration , Internal flow turbulator , Thermodynamic analysis
Author
Saman Bahmanyar
SuperVisor
Dr. Mojtaba Mirhosseini