عنوان پایان‌نامه
مدلسازی انتقال حرارت نانو سیال در استخر خورشیدی گرادیان نمک
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی- تکنولوژی انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74045;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74045
- تاریخ دفاع
- ۲۰ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمد آرامش
- استاد راهنما
- علی بخش کسائیان, فتح اله پور فیاض
- چکیده
- در این تحقیق مدل سازی فرآیند استخراج انرژی از استخر خورشیدی گرادیان نمک و اثرات استفاده از نانوسیال به عنوان سیال عامل مورد بررسی قرار گرفته است. این فرآیند پس از رسیدن شرایط استخر به حالت پایدار مدل شده است. شرایط پایدار استخر خورشیدی گرادیان نمک توسط تحلیل انرژی تعیین می شود. در روابط موجود برای تحلیل انرژی نواقصی وجود دارند که از جمله آن ها می توان به عدم در نظر گرفتن سایه تشکیل شده درون استخر و نیز عدم توانایی روابط برای استفاده در مدت زمان دلخواه اشاره کرد که این دو مشکل علاوه بر افزایش بیش از حد حجم محاسبات، خطای بالایی نیز در محاسبات ایجاد می¬کنند. در مطالعات پیشین بیش از 10% خطا در محاسبات مربوط به انرژی مشاهده می شود. در بخش ابتدایی این تحقیق، روابط مذکور اصلاح شده اند به نحوی که دو مشکل مطرح شده برطرف شوند. نتایج حاصل از روابط اصلاح شده دارای خطای حداکثر 3% در محاسبات انرژی هستند. در بخش بعد با استفاده از نتایج تحلیل انرژی، فرآیند استخراج انرژی توسط روش های عددی مدل شده است. اعتبار مدل ارائه شده توسط روشی غیر مستقیم و با استفاده از داده های انرژی موجود سنجیده شده است که با خطای حداکثر 03/2 درصد مقادیر گزارش شده در کارهای تجربی پیشین را پیش بینی می کند. نتایج حاصل از مدل ارائه شده در مورد یک استخر خورشیدی با ابعاد و شرایط تعیین شده در شهر تهران بیان شده اند و شامل سه بخش کلی هستند که عبارتند از: مقایسه سه ماه مرداد، شهریور و آبان در میزان انرژی ذخیره شده؛ مقایسه بین استفاده از یک لوله با پنج لوله به عنوان مبدل حرارتی؛ مقایسه بین استفاده از سیال آب با نانوسیال سیلیکا با پایه آب در غلظت های مختلف به عنوان سیال عامل مبدل حرارتی. در مقایسه بین سه ماه مذکور مشخص شد که مقدار انرژی ذخیره شده در استخر در ماه مرداد 34% بیشتر از ماه شهریور و در ماه شهریور 206% بیشتر از ماه آبان است. همچنین زمان رسیدن به حالت پایدار در ماه مرداد 81/23 ساعت، در ماه شهریور 62/20 ساعت و در ماه آبان 32/14 ساعت می باشد. در مقایسه بین استفاده از یک لوله با پنج لوله با استفاده از سیال آب مشخص شد که در حالت پنج لوله ای مقدار انرژی استخراج شده در زمان یکسان 21% افزایش می یابد و علاوه بر آن دمای سیال خروجی نیز به مقدار 13 درجه سانتی گراد بیشتر از حالت یک لوله ای خواهد بود. در حالت استفاده از ی
- Abstract
- In this study modeling of energy extraction form salt gradient solar pond was investigated and the effects of using nanofluid as the working fluid were studied. This process was modeled for a pond after it has reached to its steady state. The steady state of the pond can be determined by energy analysis. The currently available energy analysis methods have some drawbacks; particularly they are not able to be used for arbitrary time intervals and also they fail to consider the pond walls shading effects. These drawbacks lead to an extreme increase in the amount of calculations and also more than 10% error in results. In the first part of this study, the energy analysis equations have been modified to eliminate the mentioned drawbacks. The results obtained from the modified equations showed maximum 3% error for energy calculations. In the second part of this study, the energy extraction process has been modelled using numerical methods to solve energy analysis equations. The model was validated by an indirect method using existing energy data and it was shown that this model can predict previous experimental data with a maximum 2% error. The experimental results of this study are based on a specific pond in Tehran. The experimental data were collected at different times of the year; i.e. Mordad, Shahrivar and Aban. The comparison between the results obtained at different months of the year showed that the amount of energy stored inside the pond is the highest in Mordad, which is 34% higher than Shahrivar and Shahrivar is 206% higher than Aban. Also it was shown that the system reached to its steady state of the process after 23.81, 20.62 and 14.32 hours for Mordad, Shahrivar and Aban, respectively. Additionally, the usage of different number of tubes (one or five) as the heat exchanger of the system was investigated. The comparison between the number of tubes determined that in the same time of process, using five tubes increased the extracted energy form the system
