عنوان پایان‌نامه
ساخت و بهینه سازی دودکش خورشیدی
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژیهای جدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62223;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 43
- تاریخ دفاع
- ۱۲ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- مهران قلم چی
- استاد راهنما
- احمد حاجی نژاد, علی بخش کسائیان
- چکیده
- نیروگاه دودکش خورشیدی یک روش نوین برای تبدیل انرژی گرمایی خورشید به انرژی الکتریسیته است. دودکش خورشیدی از سه بخش اصلی کلکتور، دودکش و توربین تشکیل می¬شود. طبق این تعریف ابتدا گرمای خورشید بر پایه¬ی اثر گلخانه¬ای در کلکتور به جاذب و سیال منتقل می¬شود. سپس این گرما دمای سیال را بالا برده و به انرژی جنبشی تبدیل می¬نماید که در نهایت طبق اثر دودکشی، سیال در دودکش جریان می¬یابد. از این جریان در به حرکت در آوردن توربین بمنظور تولید الکتریسیته در ژنراتور استفاده می¬شود. در ابتدای این پروژه مروری کامل بر فرآیند این نیروگاه انجام شده است و بعد از مطالعات اولیه بمنظور انجام کار تجربی دستگاه آزمایشی با ارتفاع دودکش 2 متر و قطر کلکتور 3 متر ساخته شد. تحلیل¬های دمایی و سرعتی در طول فرآیند حاکی از کارایی بالای مصالح بکار رفته و راندمان مطلوب نیروگاه است. با تغییر پارامترهای مستقل مختلف شامل دهانه¬ی ورودی کلکتور و ارتفاع دودکش حالت بهینه¬ی ابتدایی بدست آمد. در مرحله¬ی بعد نوبت به پیاده سازی محرک¬های الکتروهیدرو دینامیک است. این محرک¬ها با سه متغییر مستقل شامل ارتفاع الکترود، جنس کاتد (مس، آلومینیوم و آهن) و تعداد الکترود تحت شرایط تابش شبیه ساز خورشید در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج بخش آزمایشگاهی نشان داد که در میان جنس-های کاتد، آهن بهترین بازدهی دمایی را دارا می¬باشد، همچنین می¬توان دریافت که تعداد الکترود بیشتر باعث نظم بیشتر در جریان اغتشاش یافته می¬شود که این موضوع موجب افزایش بازدهی سیستم می¬شود. در میان ارتفاع¬های مختلف الکترودها نیز بهترین حالت ارتفاع 5/2 سانتی¬متر بود که هم از لحاظ تأثیر مستقیم میدانی بروی جریان و هم از لحاظ افزایش انتقال حرارت بهینه¬ترین خروجی را دارا است. در مرحله¬ی نهایی بهینه-ترین حالت¬ها جهت دستیابی به تأثیر کارکرد آن روی نیروگاه ساخته شده تحت شرایط طبیعی تابش نصب و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این بخش حاکی از آن بود که سیستم بهینه¬ی محرک¬های الکتروهیدرودینامیک موجب افزایش 10 درجه¬ای سیال ورودی در کلکتور می¬شود، این افزایش دما در ادامه موجب افزایش چشمگیر سرعت سیال در نیروگاه شده که با اعمال این تغییرات می¬توان اذعان داشت که در شرایط جوی معمولی، تکنولوژی نوین بکار گرفته شده می¬تواند تا 26 درصد راندمان کل نیروگاه را افزایش دهد.
- Abstract
- Solar chimney power plant is a new procedure for converting solar thermal energy to electricity energy. The solar chimney is combined three main sectors: collector, chimney and turbine. According to that definition, first heat of solar transfers to fluid and absorber based on green house effect. Then, this heat rises the temperature of fluid and converts to kinetic energy, that according to chimney effect, the fluid is flown inside the chimney. This flow is used for moving of turbine to produce electricity in generator. In the first step of this project, complete review of solar chimney process have been done and after primarily studies, testing setup with 2m chimney height and 3m collector diameter have been constructed. Analysis of temperature and velocity was indicated high performance of using materials and setup optimum efficiency. The optimum model of setup was obtained with changing the independent parameters such as: entrance size of collector and chimney height. In the next step, Electrohydrodynamic system was implemented. This stimulus with three independent parameters: height of electrode, cathode material (Copper, aluminum and iron), and number of electrode was studied under simulated solar radiation in the laboratory. The laboratory results showed that iron has the best thermal efficiency in this system among the cathode material. Also can be found that, more electrodes number can causes to order turbulence flow and this made increase the efficiency of the system. Among different height of electrodes, height of 2.5 cm was the best style which is optimized both in terms of direct impact on the flow field and enhancing of heat transfer. Then as the last step, the best mode was installed and evaluated for achieving to effect of constructed setup performance under natural solar radiation. The results revealed that the fluid temperature will be increased using EHD systems in the solar chimney power plant, and in the following fluid velocity is noticeable increased. According to these results can be inferred the overall efficiency of the solar chimney power plant can be increase 26 percent by applying the Electrohydrodynamic systems. Keywords: Solar energy, solar chimney, Electrohydrodynamic.
