عنوان پایان‌نامه

بهینه سازی نیروگاه دود کش خورشیدی با استفاده از آنالیز ابعادی و بررسی تاثیر دمای محیط بر عملکرد نیروگاه دودکش خورشیدی



    دانشجو در تاریخ ۱۳ بهمن ۱۳۹۲ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "بهینه سازی نیروگاه دود کش خورشیدی با استفاده از آنالیز ابعادی و بررسی تاثیر دمای محیط بر عملکرد نیروگاه دودکش خورشیدی" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی انرژیهای جدید پذیر
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62511;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 113
    تاریخ دفاع
    ۱۳ بهمن ۱۳۹۲
    دانشجو
    حسین عباسی
    استاد راهنما
    علی بخش کسائیان
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    دودکش خورشیدی، فناوری به نسبت جدید و در عین حال ساده جهت تولید توان الکتریکی به‏وسیله‏ی گرمای خورشیدی است. افزایش کارایی نیروگاه دودکش خورشیدی با توجه به پارامترهای طراحی آن یکی از مهم‏ترین مسائل در زمینه‏ی فناوری دودکش خورشیدی می‏باشد. تأثیرپذیری عملکرد نیروگاه دودکش خورشیدی از دمای محیط و همچنین آنالیز ابعادی سامانه به‏منظور یافتن اعداد (عدد) بدون بعد قابل استفاده در پیش‏بینی عملکرد نیروگاه دودکش خورشیدی به‏صورت آزمایشگاهی و تئوری در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور یک نمونه‏ی آزمایشگاهی با دودکشی ثابت به ارتفاع 4/7 و قطر 3/0 متر و کلکتوری با قطر 8 و ارتفاع متوسط 2/0 متر ساخته شد. با نتیجه‏گیری مستقیم از داده‏های نمونه‏ی تجربی، نقش کنترلی دمای محیط بر عملکرد یکنواخت سامانه در ساعات اوج تابش و با استفاده از یک مدل ریاضی صحه‏گذاری شده با نتایج تجربی، رابطه معکوس خروجی نیروگاه با دمای محیط نشان داده شد. در آنالیز ابعادی سامانه، با شناسایی پارامترهای موثر بر عملکرد سامانه و استفاده از روش ? باکینگهام، یک عدد بدون بعد برای بررسی عملکرد سامانه به‏دست آمده که مقدار این عدد بدون بعد با استفاده از داده‏های تجربی تصحیح شده است. اگرچه در مطالعه‏ی مشابه دیگری، عدد بدون بعد یکسان با عدد مذکور به‏دست آورده شده است اما تصحیح عدد با استفاده از داده‏های تجربی انجام نشده و مقدار عدد به‏صورت ایده‏آل و برابر با یک در نظر گرفته شده است. با استفاده از این عدد بدون بعد این نتیجه حاصل شده است که بین توان خروجی نیروگاه و اندازه آن یک رابطه‏ی چندجمله‏ای مرتبه‏ی سه و بین توان خروجی نیروگاه و تابش خورشیدی یک رابطه‏ی خطی وجود دارد و با افزایش هر دو (ابعاد و تابش)، توان خروجی افزایش می‏یابد. همچنین بر مبنای بهینه‏سازی توان خروجی از نیروگاه، نسبت افت فشار توربین (میزان افت فشار توربین به پتانسیل کلی فشار در سامانه) با استفاده از یک مدل ریاضی بهینه شده است. در این پژوهش، مقدار نسبت افت فشار در توربین برای نیروگاه مانزانارس برابر با 81/0 و برای نیروگاه‏های با ابعاد واقعی یک مقدار ثابت در محدوده 75/0 تا 85/0 (متناظر با ابعاد مختلف) محاسبه شده است.
    Abstract
    The Solar Chimney Power Plant (SCPP) is a new and simple technology to produce electricity by solar heat. In this study, the performance of SCPP was investigated and some methods it have been proposed for improvement. The improvement in the performance of SCPP according to design parameters is an important issue in the relevant researches. The influence of ambient temperature on SCPP performance, and Dimensional Analysis (DA) to find dimensionless variable(s) usable in prediction SCPP performance have been performed. For this purpose, a pilot solar chimney with 7.4 m tall chimney, 0.3 m chimney diameter, 8 m collector diameter, and 0.2 m mean collector height was built. Using experimental data it is found that the ambient temperature has a controling role for uniformity in power production. Also, a mathematical model for SCPP was developed and validated with the experimental data of the pilot. Using this model it is shown that the ambient temperature has a negative effect on the SCPP output. For the dimensional analysis of the SCPP, the effective parameters on the system were identified at first. Then, through the Buckingham ?? theory, a dimensionless variable was achieved and its value was correlated using the experimental data. The ivestigation of the system performance using this dimensionless variable shows that output power increases with a third-order polynomial relation through increasing size of SCPP, and with a linear relation through increasing solar radiation. In other words, the output power of solar chimney rises when the size of system and solar radiation are increased. In this study, using a mathematical model, the optimum ratio of the turbine pressure drop to the pressure potential (the available system pressure difference) was calculated. For the manzanares prototype, the optimum value of this factor is 0.81; and for the actual SCPP with high dimensions, this factor has a constant value in the range of 0.75 to 0.85 (related to different dimensions). Keywords: Solar Chimney Power Plant (SCPP), Optimaization, Dimensional Analysisعلوم و فنون