عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی انتقال حرارت به منظور خنک کاری سیستم متمرکز فوتوولتائیک به وسیله لوله حرارتی با استفاده از نانو سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژی های تجدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 682;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81666;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 682;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81666
- تاریخ دفاع
- ۲۵ شهریور ۱۳۹۶
- دانشجو
- مهران شادمهری
- استاد راهنما
- رقیه قاسم پور
- چکیده
- استفاده از سیستم‌های متمرکزکننده خورشیدی به‌منظور بهبود عملکرد سلول‌های فوتوولتائیک و نیز کاهش هزینه‌های اولیه بالای آن‌ها بسیار موردتوجه است. در این پژوهش، مدل جدیدی از یک کلکتور خورشیدی سهموی خطی باقابلیت تولید مستقیم انرژی الکتریکی پیشنهادشده و تحت بررسی تجربی از دیدگاه راندمان و ظرفیت تولید انرژی الکتریکی و حرارتی قرارگرفته است. در بخش جاذب کلکتور این متمرکزکننده سهموی از سلول‌های فوتوولتائیک و لوله حرارتی استفاده‌شده است تا در کنار جذب حرارت، بخشی از انرژی خورشیدی را به‌طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل نماید و عملکرد سیستم را بهبود بخشد. در بخش متمرکز کننده سیستم نیز از سامانه ردیابی قطبی خورشید به منظور استفاده هرچه بیشتر از توان تابشی خورشید استفاده شده است. ساختار هندسی کلکتور جدید (با سطح مقطع مثلثی) همچنین تحت مدل سازی و بهینه سازی کامپیوتری قرارگرفته است تا پتانسیل تبدیل انرژی آن سنجیده شود. با توجه به مدل کلکتور ارائه‌شده ? سیال مبدل حرارتی اتیلن گلایکل، گلیسیرین، آب و کلرید کلسیم درون کانال کلکتور و ? سیال عامل لوله حرارتی استون، آب و نانوسیال گرافن اکساید/آب مورد ارزیابی عملکرد قرار گرفت تا بهترین سیال با بهترین انتقال حرارت انتخاب شود. نتایج اولیه آزمایش که درون آزمایشگاه و شامل تست هایی به منظور بررسی عملکرد لوله حرارتی بود، سیال گلیسیرین و نانوسیال گرافن اکساید/آب را به ترتیب بهترین سیال مبدل و سیال عامل لوله حرارتی نشان داد. ملاک انتخاب سیال مبدل کمترین اختلاف دمای سطح کلکتور با دمای لوله حرارتی بود که طبق نتایج بدست آمده گلیسیرین با اختلاف 2/44درصدی دمای سطح کلکتور با دمای لوله نوسانی بهترین سیال انتخاب شد هم چنین با بررسی مقاوت حرارتی 3 سیال عامل در 4 توان برای لوله نوسانی نانوسیال گرافن اکساید/آب به عنوان بهترین سیال عامل درون لوله حرارتی برگزیده شد. نتایج حاصل از بررسی تجربی سیستم نهایی آزمایشگاهی که نصب کلکتور طراحی شده بر روی سامانه اصلی می باشد، به‌طور متوسط، راندمان الکتریکی 6/5% و حرارتی 47/3% را نشان می‌دهد که افزایش 1/5 درصدی راندمان الکتریکی را به نسبت سیستم مشابه خود ولی بدون خنک کاری را نتیجه داد، این سامانه درکنار تولید چندگانه، افزایش 48/8 درصدی ظرفیت تولید توان کلی به نسبت سیستم بدون خنک کاری را درپی داشت که نشان می دهد مدل پیشنهادی از عملکرد قابل قبولی برخوردار است
- Abstract
- Photovoltaic phenomena is the base of photovoltaic cells technology that can convert the solar radiation into electricity directly. In this transformation, the solar radiation intensity is an important factor to increase the performance of photovoltaic cells; however, this technology requires more capital cost and investment. Concentration of solar radiation is the best way to increase the performance of photovoltaic systems and decrease its initial cost. In this project, a novel structure of solar parabolic through concentrator is investigated experimentally and analytically. Utilization of heat pipe with photovoltaic cells makes it possible to generate thermal power beside electrical power generation, in order to improve the system performance. In the center of the system, the sun's polar tracking system is also used to obtain higher solar radiation. The geometric structure of the new collector (with a triangular cross section) is also under the modeling and optimization to evaluate the potential for its energy conversion. According to the collector model, four heat exchangers of ethylene glycol, glycerin, water and calcium chloride were used in the collector channel and three working fluids including acetone, water and graphene / water nanoparticles were applied to determine the best fluid for heat transfer. The criterion for the selection of the fluid was the lowest temperature difference between the surface temperature of the collector and the temperature of the heat pipe. According to the results, glycerin was selected with the difference of 2.44% of the collector surface temperature with the tube surface temperature. In addition, by evaluating the thermal resistance of the three operating fluids, graphene / water nano-fluids was selected as the best operating fluid for the heat pipe. Results of the experimental study showed an average increase in electrical and thermal efficiency with 6.5% and 47.3%, respectively, which increased the electrical efficiency by 1.5% compared to the same system but without cooling. In addition to multiple production, this system had an increase of 48.8% overall capacity production compared to a non-cooling system, indicating that the proposed model has an appropriate performance. Keywords : Photovoltaic/thermal system, heat pipe,heat transfer, Parabolic Through Collect
