عنوان پایان‌نامه
بررسی انتقال گرما در یک استخر خورشیدی آزمایشگاهی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 5795;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63065
- تاریخ دفاع
- ۱۵ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- مرضیه دشتی مفرد
- چکیده
- با توجه به این که منابع انرژی زیرزمینی با سرعت فوق العاده¬ای مصرف می¬شوند و در آینده¬ای نه¬چندان دور چیزی از آن¬ها باقی نخواهند ماند، نسل فعلی وظیفه دارد به آن دسته از منابع انرژی که دارای عمر و توان زیادی هستند روی بیاورد و دانش خود را برای بهره برداری از آن¬ها گسترش دهد.لذا در این تحقیق، به بررسی بهره¬گیری از یکی از بهترین انرژی¬های تجدیدپذیر یعنی انرژی خورشیدی و یکنمونهجمع کننده¬هایخورشیدی که استخرهایخورشیدی نامیده می¬شوندو باحداقلهزینهمی¬توانازآنهااستفادهکرد، پرداخته شده است. امید است نتایج این تحقیق سیاست¬گذاران و تصمیم¬گیرندگان را در کشور یاری رساند. در پژوهش حاضر عملکرد تجربی و تئوری یک استخر خورشیدی در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش تجربی یک استخر خورشیدی با سطح مقطع m25/0 و عمق m0/1 در دانشگاه تهران ساخته شد. سه ناحیه¬ی استخر با آب نمک¬ با غلظت-های متفاوت پر شد. جهت اندازه¬گیری دما یک مدار الکتریکی طراحی شد. برنامه این مدار در نرم افزار کامپایلر CodeVision تحت C نوشته شد و به میکروکنترلر برنامه ریزی گردید تا بین سخت افزار و نرم افزار ارتباط برقرار نماید. سنسورهای LM35 در 12 عمق مختلف استخر نصب گردید و در هر دقیقه دما را حس کرده و داده¬ها در برنامه¬ی Excel ثبت گردیدند.نور خورشید توسط 4 پروژکتور W500 شبیه سازی شد و انرژی در حدود W/m2 317 تأمین گردید. در بخش نظری با توجه به روابط حاکم بر استخرهای خورشیدی، از برنامه¬نویسی متلب برای پیش¬بینی دمای توزیع شده درون استخر استفاده شد. اندازه¬گیری¬ها برای سنجش میزان غلظت نمک و تغییرات دما در لایه¬های مختلف استخر در یک دوره¬ی 57 روزه انجام شد. حداکثر غلظت نمکی که از لایه¬ی LCZ به¬دست آمد %5/16 و برای لایه¬ی UCZ در هفته¬ی آخر%7/1 بود. همچنین ناحیه¬ی NCZ رفتاری کاملا خطی از خود نشان داد. نتایج نشان دادند که از هفته¬ی چهارم به بعد پروفیل دمایی استخر رفتاری یکنواخت و دما در لایه¬های مختلف استخر تغییراتی منظم داشت. آزمایش¬ها تا 42 روز ادامه داشت و دما در ناحیه¬ی ذخیره¬ساز گرما(LCZ) مرتبا افزایش یافت تا به ?5/59 رسید. از روز چهل و دوم تا روز پنجاهم آزمایش، دیگر تغییری در دمای لایه¬ی LCZ دیده نشد و این یقین حاصل گردید که استخر خورشیدی به حداکثر دمای کاری خود و پایداری رسیده است. نصب آینه در لبه¬ی بالای استخر خورشیدی نشان داد که با بازتابش پرتوهای تابیده شده به آینه، میزان انرژی رسیده به استخر افزایش می¬یابد. بررسی نتایج به مدت یک هفته نشان داد که دما در ناحیه¬ی LCZ حدود ? 5/3 افزایش یافت. دما در لایه¬های UCZ و NCZ نیز تغییراتی داشت. نتایج حاصل از بررسی بازده گرمایی نشان دادد که بازده¬ی گرمایی ایده¬آل یک تابع کاهشی بر حسب دمای لایه¬ی LCZ می¬باشد و بیشینه بازده گرمایی به¬دست امده از این استخر خورشیدی %2/48 در دمای ?45 بود.
- Abstract
- The use of solar energy in recent years has reached a remarkable edge. The continuous research for an alternative power source due to the perceived scarcity of fuel fossils is its driving force. It has become even more popular as the cost of fossil fuel continues to rise. The earth receives in just 1 h, more energy from the sun than what we consume in the whole world for 1 year. Researchers suggest that using solar collectors is one method in accessing solar energy in large scales. A solar pond is a simple and low cost mean to collect and store solar energy in the form of hot high-density salt water. After an introduction of solar ponds and reviewing its general principles, this paper investigate the application of these ponds in agriculture and Iran location for using this technology. In the present work, both experimental and numerical parts of solar pond performance have been investigated. We hope the results of this study would be beneficial to policy and decision makers of our country. In the experimental part, an insulated solar pond with a surface area of 0.5 m2 and a depth of 1.0 m was built at the University of Tehran to investigate the performance of solar pond under laboratory conditions. The three salty water zones (upper convective, non-convective and lower convective) were formed by filling the pond with salty water of various densities. 12 sensors (type LM35) were used to measure the temperature profile within the pond. Solar radiation was simulated by four 500W light projectors that present a spectrum similar to the solar one. In the theoretical part, a MATLAB code was developed to predict the temperature distribution along the solar pond. The results obtained from the numerical simulation are compared with the experimental results and it has been found that they are in a good agreement. The measurements were taken during a period 57 days of experimentation. The lower zone has a fixed salt concentration of %16.5. The concentration decreases in the non-convective zone and was %1.7 for upper zone.Mirrormountedonthe upper side ofa solarpondshowed thattheraysreflectedbythemirror ofstreetlights, the amount of energyreceived by thepondincreases.Surveyresultsshowed that thetemperature of LCZ increased to 3/5°C and reached to 63°C. The results showed that the ideal heat efficiency is a decreasing function of the LCZ temperature. A maximum heat efficiency of %48.2 was recorded in the heat storage zone in 45°C.
