عنوان پایان‌نامه
بررسی عملکرد انتقال حرارت در جذب مستقیم انرژی خورشیدی در یک کلکتور سهموی خورشیدی با استفاده از نانو سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی- تکنولوژی انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 555;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79013;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 555;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79013
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- رضا دانش آذریان
- استاد راهنما
- علی بخش کسائیان
- چکیده
- فناوری کلکتورهای سهموی خطی خورشیدی در سال‌های اخیر توسعه داده شده است.کلکتور سهموی خورشیدی از سه بخش اصلی شامل:رفلکتور، لوله جاذب و سیال عامل تشکیل شده است. بر طبق تعریف، ابتدا انرژی تابشی خورشید به رفلکتور رسیده و بعد از انعکاس به لوله جاذب، توسط سیال عامل جذب می شود. سپس این حرارت منجر به افزایش دمای سیال و تبدیل آن به انرژی حرارتی جابجایی و همرفتی می‌شود. سیال عامل در یک مبدل حرارتی می‌تواند این حرارت را به سیال واسطه دیگر دهد در نتیجه سیستم های دیگر قابل به کارگیری شوند. به دلیل بازده پایین نیروگاه‌های کلکتور سهموی خورشیدی، مطالعات بیشتری برای توسعه روش‌های بدیع به منظور بهبود این سیستم‌ها نیاز می‌باشد. در این پروژه، استفاده از سیستم جذب مستقیم انرژی خورشیدی با استفاده از نانو سیال و به کارگیری لوله جاذب شیشه-شیشه در کلکتور سهموی، مورد مطالعه قرار گرفته است. دستگاه مورد آزمایش با رفلکتوری به طولدو متر و لوله جاذب به طول 5/1 مترطراحی شده است. مدل بهینه دستگاه با تغییر پارامترهایی مانند دبی جرمی و غلظت نانوسیال به دست آمد. لوله جاذب شیشه‌ای از جنس بوروسیلیکات بوده که با تقریب خوبی عاری از آهن است.لوله هایبوروسیلیکاتی در مقابل تنش های حرارتی نیز مقاوم بوده در نتیجه جنس خوبی برای کلکتور سهموی دمامتوسط خواهد داشت.این لوله با هدف بهبود جذب طول موج‌های بلند بر روی 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 فلوئنت مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج شبیه‌سازی مشهود است که لوله جاذب شیشه -شیشه ، بازده حرارتی و اختلاف دما را به ترتیب تا 1/14 و 4/22 درصد افزایش می‌دهد. مقایسه این نتایج با داده‌های تجربی، بر دقت این تحلیل صحه می‌گذارد.
- Abstract
- Parabolic trough collector’s technology has been developed in the recent years. These collectors consists of three main components such as reflector, absorber tube, and the working fluid. According to that definition, fisrt solar radiation is reached to the reflector, then the reflected radiation reached the absorber tube. The absorber tube absorbs the radiation and transfers it to the working fluid by conduction heat transfer mechanism. The working fluid absorber the transfer thermal energy and this energy source increases the temperature of the working fluid. The thermal energy is transported by the working fluid using force convection mechanism. This heat source could be used in the heat exchangers and it could be transferred to the another working fluid. The second working fluid could be used in the other systems such as Organic Rankine Cycles. However, because of the law efficiency of the parabolic trough collectors, more studies are needed for developing novel methods for improving the system. In this project, the use of solar direct absorbtion in the absorber tube of the parabolic trough collector using nanofluid is studied and a double glass absorber tube is designed. The setup wih 2m reflector length and 1.5m absorber tube length was simulated. The optimum model of the setup was achieved with changing the independent paramters such as mass flow rate and the volume fraction of the nanoparticles. The absorber tube must be an iron free glass and the borosilicate glasses is an instance of iron free glasses. The borosilicate glasses have good ressistane against the thermal stresses, therefore they could be used for the receiver for low or medium tmeprature parabolic trough collectors. This absorber tube is used for improving the absorption of long wavelength wave such infrared waves. 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 receiver was analyzed us
