عنوان پایان‌نامه
مقاسیسه تجربی عملکرد کلکتور خورشیدی جذب مستقیم و صفحه تخت با استفاده از نانوسیال الماس
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78221;کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 1263;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78221;کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 1263
- تاریخ دفاع
- ۲۲ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- بهرنگ اصغری شیروانی
- 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. عملکرد مناسب کلکتور جذب مستقیم (حجمی) که در آن تابش خورشیدی مستقیما توسط محیط سیال دریافت می شود، باعث شده تحقیقات پیرامون این نوع کلکتور طی سالهای اخیر روند رو به رشدی داشته باشد. در این تحقیق، مطالعه تجربی برای مقایسه عملکرد کلکتور خورشیدی جذب مستقیم و صفحه تخت با استفاده از نانوسیال الماس در آب دیونیزه به عنوان سیال پایه، انجام شده است. در مرحله اول، پایداری نانوسیال های تهیه شده بررسی و در راستای تعیین ویژگی های نانوسیال و تاثیری که بر راندمان کلکتور می گذارد، خواص تابشی نانوسیال مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به کمک دستگاه آزمونی جهت مقایسه تجربی همزمان راندمان کلکتور جذب مستقیم و متداول، با هدف کاربری در آبگرمکن های خورشیدی خانگی دو نمونه کلکتور متداول و کلکتور جذب مستقیم در ابعاد و شرایط کاملا مشابه براساس استاندارد EN 12975-2 تحت شرایط مختلف از جمله تغییر غلظت نانوسیال و تغییر دبی مورد بررسی قرار گرفت. مطابق با نتایج به دست آمده، در صورت استفاده از نانوسیال الماس با درصد وزنی 0/001 و دبی kg/s0/015 ، راندمان بیشینه کلکتور به 81/16% می رسد، که این مقدار نسبت به سیال پایه 19/16% افزایش داشت. علاوه بر این، راندمان بیشینه کلکتور جذب مستقیم در دبی kg/s 0/015 با استفاده از نانوسیال الماس، حدود 17/84%، بالاتر از کلکتور متداول با استفاده از آب دیونیزه است. براساس نتایج فوق، عملکرد کلکتور جذب مستقیم نانوسیال الماس با هدف کاربری در آبگرمکن های خانگی، تحت شرایط کارکردی مشابه، بهتر از نوع متداول بوده.
- Abstract
- There is a direct relationship between development of a country and its energy consumption rate. Given the limited reserves of fossil fuels and increasing rate of energy consumption in nowadays, we can no longer be dependent of conventional sources of energy. Considering fossil fuels depletion and significant growth in energy demand over the last few decades in Iran, renewable energy sources should be used to protect the environment. Iran has a decent number of sunny days and ample sunshine in a calendar year, which makes it a great place to harness solar power for a clean and sustainable source of energy. The most important elements of installation systems to absorb solar energy are solar collectors. There is a growing research interest in direct solar collectors due to their high performance and efficiency. In these collectors, a liquid medium can scatter and absorb solar radiation. In this thesis, an experimental study was performed to compare the performance of direct absorption solar collectors (DAC) and flat-plate collectors utilizing diamond nanofluid and deionized water as working fluid. First, the dispersion stability of nanofluids and their optical properties were analyzed. Then an experimental setup was utilized to compare the efficiency of a DAC and a flat-plate collector Under similar operating conditions according to the standard EN 12975-2. The tests were performed under different flow rate conditions and particle mass concentration. We demonstrate efficiency of 81.16% in DAC by utilizing diamond nanofluids when the particle mass concentration by weight of nanofluid and flow rate in the experiments were 0.001 % and 0.015 kg/s, respectively. Under similar operating conditions, the efficiency of a DAC using nanofluid as the working fluid is found to be 19.16% higher than that of a flat-plate collector. In addition, the efficiency of DAC utilizing diamond nanofluid with flow rate of 0.015 kg/s is found to be 17.84% higher than that of a flat-plate collector utilizing Deionized water. Based on the experimental results obtained from this study, DAC utilizing diamond nanofluids have a better performance than flat-plat types for water heating applications. Keywords: solar energy, Direct absorption solar collectors (DAC), flat-plate collector, diamond nanofluid, Thermo-physical and optical properties
