عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی عملکرد کلکتور خورشیدی جذب مستقیم با نانوسیال نقره
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3381;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77345;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3381;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77345
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- مهران بزرگی
- استاد راهنما
- محمدعلی اخوان بهابادی
- چکیده
- پژوهش های جدید نشان داده که بین سطح توسعه یک کشور و میزان مصرف انرژی آن، رابطه مستقیمی برقرار است. با توجه به ذخایر محدود انرژی فسیلی و افزایش سطح مصرف انرژی در جهان فعلی، دیگر نمی-توان به منابع موجود انرژی متکی بود. درکشور ما نیز، با توجه به نیاز روز افزون به منابع انرژی و کم شدن منابع انرژی فسیلی، ضرورت سالم نگه داشتن محیط زیست و همچنین پتانسیل های موجود نظیر بالا بودن میزان تابش خورشید و تعداد ساعات آفتابی در بسیاری از نقاط آن، استفاده از انرژی پاک خورشید می تواند جایگاه ویژه ای داشته باشد. مهم ترین عضو سیستم های تاسیساتی جهت جذب انرژی تابشی خورشید، کلکتورهای خورشیدی هستند. کلکتورهای خورشیدی انواع مختلفی دارند که در این پژوهش، عملکرد جدیدترین نوع آنها یعنی کلکتور خورشیدی جذب مستقیم، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. در کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم، سیال عامل با کمترین واسطه تابش خورشید را جذب می کند که همین امر باعث کاهش مقاومت و اتلاف حرارتی می شود. در این شرایط به کارگیری نانوسیال به عنوان سیال عامل در کلکتور، با این توضیح که خواص حرارتی و تابشی نانوسیال نسبت به سیال پایه بهبود یافته است، باعث افزایش بازده کلکتور می گردد. در این پژوهش عملکرد کلکتور خورشیدی جذب مستقیم با استفاده از نانوسیال نقره با پوشش PVP مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. در راستای تعیین ویژگی های نانوسیال و تاثیری که بر بازده کلکتور می گذارد ، خواص حرارتی و تابشی نانوسیال اندازه گرفته شد. همچنین به کمک دستگاه آزمونی منطبق با استاندارد EN 12975-2، عملکرد کلکتور خورشیدی جذب مستقیم تحت شرایط مختلف از جمله تغییر غلظت نانوسیال، تغییر دبی و تغییر زاویه مورد بررسی قرار گرفت. مطابق با نتایج به دست آمده، در صورت استفاده از نانوسیال نقره با پوشش PVP با غلظت ppm 1000 و دبی 0225/0 کیلوگرم بر ثانیه، بازده کلکتور به 92 درصد می رسد، که این مقدار نسبت به سیال پایه 23 درصد افزایش داشت. در نهایت با تحلیل ابعادی مساله، پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد کلکتور و نحوه ی رفتار کلکتور با تغییر پارامترها شناسایی شد. همچنین یک رابطه ی تجربی جهت پیش بینی رفتار کلکتور خورشیدی جذب مستقیم، تحت شرایط مختلف ارائه گشته که نتایج حاصل از این رابطه با نتایج تجربی مشابه، مطابقت خوبی داشت. واژه‌های کلیدی: انرژی تجدیدپذیر، انرژی خورشید، کلکتور خورشیدی جذب مستقیم، نانوسیال نقره
- Abstract
- Due to increasing in population of the world and problems that fossil fuels have, using the energy of sun to provide the heat needed for heating systems, is necessary and inevitable. In the meantime, using direct absorption solar collectors instead of conventional collectors, in order to increase the amount of energy absorbed, has particular importance. In this study, effects of using nanofluid containing PVP (Polyvinyl pyrrolidone) coated silver nanoparticles in direct absorption solar collector with the aim to apply in domestic water heaters is investigated. Silver has unique properties; such as high thermal conductivity, significant thermal diffusivity, nontoxicity and compatibility with the environment. In the present study, the influence of parameters such as concentration of nanofluids and flow rate on the performance of direct absorption solar collector in accordance with the procedure of EN12975-2 standard has been tested. Also the effect of collector tilt angle on collector performance has been investigated. In previous articles, the effect of collector tilt angle was not studied, but we did it experimentally. Also the effect of changing main parameters on collector performance has been studied by non-dimensional analysis in present study. An empirical formula is derived for direct absorption solar collector performance for predicting its performance on various condition. By performing the experiments based on the standard EN 12975-2, it can be realized that by using PVP coated silver nanofluids instead of deionized water as working fluid, the collector efficiency increases significantly. Also, based on results, collector efficiency increases by increasing the nanofluids concentration and the flow rates of working fluid, that this rising trend is an asymptotic trend. Due to the results, it is predicted that, there is an optimum value for nanofluids concentration and flow rate. The impact of changing tilt angle of collector on collector performance was also studied and it has been realized that the collector absorbs more solar radiation by decreasing tilt angle in summer, so the efficiency increases. By comparing the results of this research with other researches, it can be concluded that PVP coated silver nanofluid is a good choice for working fluid of direct absorption solar collector, because of characteristics like stability of PVP coated silver nanofluid and collector efficiency that achieved by using it as working fluid. Keywords: Renewable energy, Solar energy, Direct absorption solar collector, Silver nanofluid
