عنوان پایان‌نامه
طراحی، ساخت و آنالیز سیستم فتوولتائیک / حرارتی هوا خنک مجهز یه محرک الکتروهیدرودینامیک
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژیهای جدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63127;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 104
- تاریخ دفاع
- ۱۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- سودابه گلزاری
- استاد راهنما
- علی بخش کسائیان
- چکیده
- کاربردهای اصلی انرژی خورشیدی، در کلکتورهای خورشیدی جهت تولید انرژی حرارتی و پنل‌های فتوولتائیک جهت تولید انرژی الکتریکی است. پنل فتوولتائیک بخش کمی از تابش خورشیدی جذب شده را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و مابقی آن را به صورت انرژی حرارتی و بازتاب، تلف می‌کند که باعث بالا رفتن دمای پنل و کاهش راندمان الکتریکی آن می‌شود. سیستم‌های فتوولتائیک/حرارتی (PV/T) با گردش سیالی مانند آب یا هوا در اطراف پنل‌ها، انرژی حرارتی اتلافی را احیا کرده و مورد استفاده قرار می‌دهند. سیستم PV/T با سیال خنک کننده هوا، به لحاظ ساخت ساده‌تر و کم هزینه‌تر است. هدف از پروژه حاضر بررسی سیستم پایلوت PV/T هوا خنک و ساخت نمونه آزمایشگاهی آن برای مطالعه عملکرد سیستم و بهبود راندمان آن می‌باشد. بدین منظور، دو نمونه از این سیستم در مقیاس پایلوت و آزمایشگاهی ساخته شد و با محرک‌های الکتروهیدرودینامیک مجهز گردید. فناوری محرک‌های الکتروهیدرودینامیکی یکی از روش‌های نوین تاثیر گذار روی شکل لایه مرزی در جهت افزایش انتقال حرارت است. دمای لایه‌های مختلف ماژولPV/T و شرایط آب و هوایی همچون شدت تابش خورشیدی و دمای محیط اندازه‌گیری شد. پارامترهای عملکردی با تغییر پارامترهای مستقلی نظیر دبی هوای عبوری، عمق کانال، شیب ماژولPV/T و اعمال محرک‌های الکتروهیدرودینامیک در سیستم پایلوت بررسی شده است. همچنین اثر محرک‌های الکتروهیدرودینامیک با تغییر پارامترهای مقدار ولتاژ اعمالی در جریان طبیعی و دبی هوای عبوری در جریان اجباری، در سیستم آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است. پارامترهای عملکردی سیستم شامل بازده انرژی گرمایی و الکتریکی، بازده کلی سیستم و افزایش ضریب انتقال حرارت همرفت می‌باشد. نتایج به دست آمده در سیستم پایلوت نشان می‌دهد که محرک الکتروهیدرودینامیکی، ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی در جریان طبیعی را چهار برابر افزایش می‌دهد و باعث افزایش 9/28 درصدی بازده حرارتی PV/T می‌گردد. در سیستم آزمایشگاهی با افزایش ولتاژ اعمالی تا 17 کیلوولت، ضریب انتقال حرارت شش برابر شده و بازده حرارتی 133 درصد افزایش می‌یابد. در این سیستم با افزایش سرعت هوا در کانال در جریان اجباری، تاثیر الکتروهیدرودینامیک کاهش می‌یابد به طوری که در سرعت‌های بالاتر از 1/1 متربرثانیه، الکتروهیدرودینامیک تاثیر چندانی ندارد. واژه‌های کلیدی: سیستم فتوولتائیک/حرارتی، بازده الکتریکی، بازده حرارتی، الکتروهیدرودینامیک، باد کرونا
- Abstract
- The main types of solar energy are solar thermal collectors that used for heating and solar photovoltaic panels used for producing electricity. Photovoltaic panel converts a small part of solar energy into electricity and the rest is wasted as heat energy and reflection. This may lead to increase the cell temperature and decrease electrical efficiency. Photovoltaic/thermal (PV/T) systems survive and use the lost heat energy withre circulating water or air around the panels. The air PV/T system is easier and less costly, in terms of construction.The objective of this project is investigating an air PV/T system and making lab-scale samples of it to study the performance of the system and improve the efficiency of it. For this purpose, two samples of laboratory and pilot-scale systems were constructed and equipped with electrohydrodynamic drivers. Electrohydrodynamic technology is one of the new methods that influences on the shape of the boundary layer in order to increase heat transfer. The temperatures of different layers of PV/T module and weather conditions were measured. The functional parameters were investigated by changing the independent parameters such as the air flow rate, the depth and slope of the PV/T module and the effect of electrohydrodynamic in the pilot system. Also, the effect of electrohydrodynamic driver was assessed by changing the applied high voltage and the air flow rate of the forced flow in the laboratory system. The functional parameters include the thermal efficiency, the electrical efficiency, the overall energy efficiency and the heat transfer coefficient. The achieved results in the pilot system show that the corona wind makes the natural flow heat transfer coefficient increase four times, and the thermal efficiency has been increased 28.9 percent. In the laboratory scale, by increasing the applied voltage to 17kV, the heat transfer coefficient was enhanced six-fold and the thermal efficiency was increased 133 percent. In this system, with increasing the air velocity in the channel, the effect of electrohydrodynamic is decreases. So that the electrohydrodynamic has no effect at the speeds higher than 1.1 m/s.
