عنوان پایان‌نامه
ترکیب استخر خورشیدی با یک سیستم ذخیره سازی گرما به جهت پایداری عملکرد
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی- تکنولوژی انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 580;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79384;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 580;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79384
- تاریخ دفاع
- ۲۸ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- معصومه امیری فرد
- استاد راهنما
- علی بخش کسائیان
- چکیده
- استخر خورشیدی یک کلکتور خورشیدی است، که در آن از توده آب ساکن برای جمع آوری انرژی خورشیدی و نگهداری آن به عنوان انرژی حرارتی استفاده می شود. اقدامات مختلفی جهت افزایش راندمان گرمایی و بهبود عملکرد این سیستم ها از طریق افزایش دمای لایه همرفتی پایین، کاهش اتلاف های موجود و پایداری سیستم صورت گرفته است. با این وجود، به دلیل بازدهی نسبتا پایین استخرهای خورشیدی، مطالعات بیشتری برای توسعه روش‌های بدیع به منظور بهبود این سیستم‌ها نیاز می‌باشد. در این پروژه، انتگراسیون سیستم ذخیره سازی حرارتی گرمای نهان با استخر خورشیدی به منظور پایداری عملکرد، مورد مطالعه قرار گرفته است. مواد تغییرفاز دهنده موادی با گرمای ذوب بالا هستند که با ذوب یا انجماد در دمای معین قابلیت ذخیره و آزاد کردن مقادیر زیادی انرژی را دارند. این مواد در این پروژه با هدف افزایش دمای سیال در زمان دشارژ مورد استفاده قرار می گیرند. برای این منظور، ابتدا بالانس انرژی برای هر کدام از سیستم ها نوشته شده، سپس معادلات حاکم با استفاده از روش عددی تفاضل محدود حل شده اند. مقایسه ی نتایج در هر سیستم با داده های تجربی بر دقت قابل قبول مدل ها صحه می گذارد. از سه نوع چیدمان مختلف در سامانه کلی استفاده شده است که شامل موازی، سری و استفاده از مواد PCM در داخل استخر می باشد. نتایج حاصل از سیستم ها در قالب تغییرات دما، انرژی استخراجی و راندمان بدست آمده است. پس از بررسی پایداری سیستم های پیشنهادی، راندمان میانگین محاسبه و با سیستم بدون مواد تغییر فاز دهنده در شرایط مختلف مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که راندمان میانگین در زمان دشارژ در سیستم های سری و موازی با تقسیم سیال انتقال حرارتی به ترتیب 1/6 و 4/5 درصد افزایش می یابد. سیستم موازی با تقسیم جریان سیال فرآیندی می تواند پایداری در زمانی که به دلایل مختلف اختلاف دما افزایش می یابد را تأمین کند. همچنین نتایج حاکی از کاهش 6 درصدی راندمان میانگین کل در حالت استفاده از PCM در داخل استخر و نسبت راندمان میانگین 0054/1و 003/1 در چیدمان سری و موازی می باشد.
- Abstract
- A solar pond is a solar collector in which a body of water is utilized to collect solar energy and store as the thermal energy. Various studies have been done to increase thermal efficiency and improve the performance of these systems. These works are based on increasing the temperature of the storage zone, decreasing losses and stability of them. However, because of the relatively low efficiency of solar ponds, more studies are needed for developing novel methods to improve these systems. In this project, the integration of a solar pond system with a latent heat storage for the performance stability is studied. Phase change materials are substances with a high heat of fusion which, through melting and solidifying at certain temperatures, are capable of storing or releasing a large amount of energy. This phenomenon can be used in thermal energy storage applications or thermal protection. These materials are utilized to increase the fluids temperatures in the discharging time. For this purpose, the energy balance is written for each of the systems, and then the governing equations are solved using the finite difference method. Comparing the results of the models with the experimental data indicates the accuracy of the analysis. Three different general configurations, including parallel, series layout and using the PCMs in the pond bottom are studied. The results are proposed based on temperature changes, thermal energy and efficiency of the systems. After investigating the stability of the proposed systems, the average efficiency has been investigated and compared to a solar pond without storage in the different conditions. The results show that the average efficiency of discharging time for the series and the parallel layout with distributed heat transfer fluid increase by 6.1 and 5.4 % respectively, compared to the efficiency of a pond without PCM. The parallel layout with distributed process fluid can improve the stability of the system when the temperature change is increased by various reasons. Also, the results show that the total efficiency is decreased almost 6% by using PCMs in the pond bottom and the average efficiency for the series and parallel layouts to the efficiency of a pond without PCM are almost 1.0054 and 1.003. Keywords: Solar pond, latent heat storage, stability, efficiency
