عنوان پایان‌نامه
ساخت دودکش خورشیدی و شبیه سازیCFD در شرایط استفاده از مواد تغییر فاز دهنده(PCM)
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی- تکنولوژی انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 299106;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75620;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 299106;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75620
- تاریخ دفاع
- ۲۶ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- نیلوفر فدائی مبرهن
- استاد راهنما
- علی بخش کسائیان
- چکیده
- فناوری نیروگاه‌های دودکش خورشیدی در سال‌های اخیر توسعه داده شده است. دودکش خورشیدی از سه بخش اصلی شامل: کلکتور، دودکش و توربین تشکیل شده است. بر طبق تعریف، ابتدا انرژی گرمایی به سیال و جاذب براساس پدیده گلخانه‌ای منتقل می‌گردد. سپس این حرارت منجر به افزایش دمای سیال و تبدیل آن به انرژی جنبشی می‌شود که بر اثر اصل دودکشی، سیال درون دودکش به جریان درمی‌آید. این جریان در توربین منجر به تولید الکتریسیته در ژنراتور می‌شود. به هر حال، به دلیل بازدهی نسبتا پایین نیروگاه‌های دودکش خورشیدی، مطالعات بیشتری برای توسعه روش‌های بدیع به منظور بهبود این سیستم‌ها نیاز می‌باشد. در این پروژه، استفاده از سیستم ذخیره سازی حرارتی گرمای نهان درون کلکتور دودکش خورشیدی، مورد مطالعه قرار گرفته است. دستگاه مورد آزمایش با کلکتوری به قطر سه متر و دوکشی به ارتفاع سه متر ساخته شده است. مدل بهینه دستگاه با تغییر پارامترهایی مانند اندازه دهانه ورودی کلکتور و ارتفاع دودکش به دست آمد. در مرحله بعدی، سیستم مواد تغییر فاز دهنده به کار گرفته شد.مواد تغییرفاز دهندهموادیباگرمایذوبزیادهستندکهباذوبیاانجماددردمایمعینقابلیتذخیرهوآزادکردنمقادیرزیادیانرژیرادارند. ازاینپدیدهمیتواندرکاربردهایحفاظتگرمایییاذخیرهانرژیگرماییاستفادهکرد. این مواد با هدف بهبود سرعت جریان سیال بر روی کف کلکتور استفاده شده و شبیه‌سازی با روش دینامیک سیالات محاسباتی بر روی آن صورت گرفته است. به منظور انجام تحلیل دینامیک سیالاتی، عملکرد دستگاه به همراه این مواد با استفاده از نرم‌افزار کامسول مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی مشهود است که سیستم مواد تغییر فاز دهنده، نرخ جرمی جریان در دودکش خورشیدی را به ترتیب تا 20 و 26/5 درصد افزایش می‌دهد. مقایسه این نتایج با داده‌های تجربی، بر دقت این تحلیل صحه می‌گذارد.
- Abstract
- The solar chimney power plant (SCPP) technology has been developed during these years. The solar chimney consist of three main sectors: collector, chimney and turbine. According to that definition, first solar heat is transferred to fluid and absorber based on the green house effect. Then, this heat rises the temperature of fluid and converts to kinetic energy, that according to the chimney effect, the fluid is flowed inside the chimney. This flow is used for moving of turbine to produce electricity in generator. However, because of the relative low efficiency of solar chimney power plants, more studies are needed for developing novel methods for improving the system. In this project, the use of latent heat storage system in the collector of solar chimney is studied. The testing setup with 3m chimney height and 3m collector diameter was constructed. The optimum model of the setup was obtained with changing the independent parameters such as: the entrance size of collector and the chimney height. At the next step, the phase change materials (PCMs) system was implemented.Phase change materials are substances with a high heat of fusion which,through melting and solidifying at certain temperatures, are capable to storeor release a large amount of energy. This phenomenon can be utilized in designing heat protective materials as well as in thermal energy storage systems.These materials are located at the base of the collector for improving the air flow velocity and computational fluid dynamics (CFD) simulation studies were carried out on it. For the purpose of performing the CFD analysis, the performance of the set-up with these materials was analyzed using the COMSOL Multiphysics software. The simulation and experimental results showed the Phase change materials system can increase the mass flow rate of the solar chimneyup to 20 and 5.26 percent, respectively. Comparing these results with the experimental data indicates the accuracy of the analysis.
