دانلود پروژه بررسی انرژی خورشیدی

اختصاصی از یارا فایل دانلود پروژه بررسی انرژی خورشیدی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

مقدمه:

در شرایط کنونی، تلاش در جهت خودکفایی و رفع وابستگی های تکنولوژی کشورمان، یکی از مبرمترین وظایف آحاد ملت ایران است و هرکس بنابه موقعیت خویش بایستی در این راستا گام بردارد. یکی از صنایع کشور که پیشرفت دیگر صنایع در گرو پیشرفت و توسعه آن است، صنعت برق می باشد. نیروگاههای موجود تولید برق از تکنولوژی بسیار بالایی برخوردارند، به طوری که در حال حاضر طراحی و ساخت آنها در انحصار چند کشور خاص می باشد. با توجه به اینکه رسیدن به این تکنولوژی در آینده نزدیک برای مان مقدور نیست، این سؤال پیش می آید که برای تأمین انرژی بدون نیاز به تکنولوژی وارداتی چه باید کرد؟ برج نیرو پاسخ مناسبی است به این سؤال چرا که از یک سو بحران انرژی را حل کرده و از سوی دیگر با داشتن تکنولوژی ساده و در عین حال مناسب برای شرایط اقلیمی کشورمان می تواند ما را در تأمین انرژی موردنیاز یاری نماید.

در ابتدا پیش گفتاری در مورد بحران انرژی در جهان آورده شده و در ادامه آن مقایسه ای اجمالی بین انواع انرژیهای موجود و لزوم استفاده از انرژی خورشید مورد بررسی قرار گرفته است.

در فصل اول پس از آشنایی مقدماتی با برج نیرو، مختصری در مورد کیفیت ساختمانی اجزاء برج و عملکرد آنها بیان شده و نهایتاً امکانات بهره برداری اضافی و افزایش راندمان در برجهای نیرو مطرح شده است.

فصل دوم به تئوری تشعشع خورشید اختصاص داده شده. در این قسمت با توجه به نیازی که مشاهده گردید ابتدا مکانیزم پدیده تشعشع و قوانین مربوط به آن به طور خیلی مختصر گفته شده است. در ادامه مطلب، تشعشع خورشید و عواملی که برروی شدت تشعشع آن اثر می گذارند و نهایتاً پوشش ها بررسی شده اند.

فصل سوم شامل محاسبات دودکش است. در این فصل فشار رانش دودکش، دمای هوای خروجی از دودکش، تلفات دودکش و بالاخره راندمان دودکش مطرح شده است.

در فصل چهارم به بررسی تئوریک توربین پرداخته شده است. ابتدا با داشتن افت فشار در دوطرف پروانه قدرت ماکزیمم توربین محاسبه شده و سپس با داشتن قدرت ماکزیمم، فاکتور بتز، برای این نوع توربین خاص بدست آمده است. نهایتاً توان واقعی و نیروی وارد بر پره ها، مورد بررسی قرار گرفته اند.

فصل پنجم شامل اطلاعات مختصری در مورد کلکتور است. در این فصل به بررسی بالانس انرژی در کلکتور، پرداخته شده است. همچنین مقایسه ای بین بالانس انرژی برجهای نیرو و سایر نیروگاههای خورشیدی انجام شده است.

فصل ششم به ارزیابی اقتصادی برجهای نیرو اختصاص داده شده. در این قسمت ابتدا، هزینه مخصوص اجزاء مختلف (دودکش، توربین، کلکتور) و سپس هزینه مخصوص کل پروژه برای دو نوع پوشش شیشه ای و پلاستیکی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه برخی از مزیتهای برج نیرو نسبت به سایر نیروگاهها، بیان شده است.

در فصل آخر مشخصات و نتایج حاصل از اولین برج نیروی آزمایشی که در مانزانارس اسپانیا احداث گردیده آورده شده است.

پیش گفتار:

چرا انرژی خورشیدی؟

مصرف انرژی در جهان به طور سرسام آوری رو به ازدیاد است. بالارفتن سطح زندگی مردم که با جانشین شدن انرژی مکانیکی بجای انرژیهای انسانی و حیوانی همراه بوده است از یکسو و ازدیاد جمعیت از سوی دیگر باعث بالارفتن میزان مصرف انرژی شده اند. بشر مترقی امروز برای تولید آب آشامیدنی، برای تولید مواد غذایی و برای کلیه کارهای روزمره خود نیازمند استفاده از انرژی می باشد. بطوریکه بدون انرژی زندگی او کلاً مختل می گردد.

طبق برآوردهایی که دانشمندان نموده اند، از ابتدای خلقت تا سال 1852 میلادی، بشر معادل 1.2×1015 کیلووات ساعت و در فاصله 1852 تا 1952 نیز معادل 1.2×1015 کیلووات ساعت انرژی مصرف نموده است. پیش بینی می شود که در فاصله 1952 تا 2052 مصرف انرژی بشر به 30×1015 تا 120×1015 کیلووات ساعت برسد.

امروزه بین تقاضای انرژی و انرژیهای در دسترس و قابل مهار هماهنگی وجود ندارد و دنیای امروز با این بحران بزرگ روبروست. آنچه مسلم است منابع شناخته شده انرژی مورد استفاده بشر (نظیر ذغال سنگ، نفت، گاز و غیره) در صورتیکه صددرصد نیزقابل مهار و استخراج باشند نمی توانند پاسخگوی نیازهای آتی بشر باشند و دیری نخواهد پائید که این منابع نیز به اتمام خواهند رسید. در ضمن نگهداری و حفظ بعضی از منابع جهت کاربردهای فوق العاده ویژه نظیر تغذیه و داروسازی ضرورت دارد از سوی دیگر استفاده از اینگونه انرژیها با مشکلاتی توأم می باشد. مثلاً در مورد سوختهای هسته ای، امکان تبدیل آنها محدود بوده و همچنین استفاده از آنها تکنولوژی پیشرفته ای لازم دارد. بعلاوه از بین بردن فضولات آن نیز مشکلاتی ایجاد می کند.

در مورد سوختهای فسیلی نیز استفاده مداوم از هریک از آنها در درازمدت ضمن داشتن مخاطره های محیط زیست هزینه های اقتصادی فزاینده ای را به دنبال دارد.

منابع شناخته شده انرژی عبارتند از:

• سوختهای فسیلی (شیمیایی) نظیر زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی
• چوب، فضولات گیاهی، حیوانی و انسانی (بیوماس)
• مواد غذایی (انرژی مصرفی انسان و حیوان)
• جریان آبهای سطحی مانند رودخانه ها و آبشارها
• باد
• امواج دریا
• جزر و مد
• حرارت زیر پوسته زمین (ژئوترمال)
• حرارت آب سطح دریاها
• واکنشهای هسته ای
• انرژی خورشید.

فهرست مطالب:

مقدمه: ۱

پیش گفتار: ۳

چرا انرژی خورشیدی؟. ۳

الف- واکنش هسته ای فیژن: ۶

ب- واکنش هسته ای فیوژن: ۸

انرژی خورشید: ۹

فصل اول. ۱۲

آشنایی با برج نیرو. ۱۲

مقدمه: ۱۳

اجزاء برج نیرو: ۱۴

۱- دودکش: ۱۴

۲- توربین و ژنراتور: ۱۵

۳- کلکتور: ۱۶

امکانات بهره برداری اضافی: ۱۸

فصل دوم. ۱۹

انتقال انرژی از طریق تشعشع. ۱۹

مقدمه: ۲۰

خواص تشعشعی: ۲۱

قانون پلانک: ۲۲

قانون جابجایی وین: ۲۲

قانون استفان- بولتزمن: ۲۲

قانون کیرشهف: ۲۳

قانون کسینوسی لامبرت: ۲۳

قانون جذب لامبرت: ۲۳

تشعشع خورشید: ۲۴

اثر فاصله زمین از خورشید: ۲۵

تأثیر زاویه میل: ۲۶

صفحات پوششی: ۲۹

اثر صفحات پوششی برروی تشعشع خورشید: ۲۹

قابلیت انعکاس پوشش: ۲۹

قابلیت عبوردهی پوشش: ۳۰

قابلیت جذب پوشش: ۳۰

جنس پوشش: ۳۰

اثر رنگ برروی جذب انرژی تشعشعی: ۳۲

فصل سوم. ۳۳

محاسبات دودکش…. ۳۳

فشار رانش: ۳۴

راندمان دودکش: ۳۷

تلفات اصطکاکی: ۳۸

فصل چهارم. ۳۹

محاسبات توربین.. ۳۹

توان کلی: ۴۰

توان ماکزیمم: ۴۰

توان واقعی: ۴۴

نیروهای وارد بر پره ها: ۴۴

فصل پنجم.. ۴۷

مختصری در مورد کلکتور. ۴۷

بالانس انرژی: ۴۸

فصل ششم.. ۵۱

ارزیابی اقتصادی برجهای نیرو. ۵۱

بررسی هزینه مخصوص: ۵۲

مقایسه برج نیرو با سایر نیروگاهها: ۵۸

۱- تولید برق بدون مصرف سوخت: ۵۸

۲- بدون مصرف آب: ۵۹

۳- بدون آلودگی محیط زیست: ۵۹

۴- عمر زیاد: ۵۹

۵- بهره برداری کم: ۵۹

۶- احتیاج کم به لوازم یدکی : ۵۹

فصل هفتم.. ۶۱

برج آزمایشی مانزانارس… ۶۱

و نتایج حاصل از آن. ۶۱

مقدمه: ۶۲

مشخصات برج آزمایشی: ۶۲

مدهای بهره برداری توربین: ۶۴

مراجع: ۷۰

پایان نامه افزایش بهره‌وری نیروگاه‌های خورشیدی با بهبود پیکره‌بندی سلول‌ها در برابر سایه‌های قابل پیش‌بینی

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه افزایش بهره‌وری نیروگاه‌های خورشیدی با بهبود پیکره‌بندی سلول‌ها در برابر سایه‌های قابل پیش‌بینی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

نام محصول: پایان نامه افزایش بهره‌وری نیروگاه‌های خورشیدی با بهبود پیکره‌بندی سلول‌ها در برابر سایه‌های قابل پیش‌بینی

فرمت : word

تعداد صفحات : 76

زبان : فارسی

سال گردآوری : 94

چکیده

امروزه با توجه به افزایش آلودگی هوا در اثر استفاده از سوخت‌های فسیلی، تمایل به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و پاک رو به افزایش است. در این بین، صفحات فتوولتاییک به عنوان یکی از رایج‌ترین و در دسترس‌ترین انواع روش‌های استفاده از انرژی پاک و تمیز خورشید به شمار می‌رود. عوامل متعددی بر میزان توان دریافتی از این صفحات تاثیرگذار می‌باشد. اثر سایه به عنوان یکی از عوامل تاثیر گذار بر کاهش توان خروجی این صفحات زمینه‌های تحقیقاتی زیادی ایجاد نموده و روش‌های متنوعی برای مواجه با آن ارائه گردیده است. بطور کلی برخی از سایه‌ها بصورت روزانه تکرار شده و قابل پیش‌بینی بوده و برخی دیگر بصورت ناگهانی بوجود آمده و غیرقابل پیش‌بینی می‌باشند. از آنجا که راهکار حل مشکل سایه متناسب با الگوی آن می باشد لذا قابل پیش بینی بودن سایه سبب کاهش پیچیدگی و نیاز کمتر به سرمایه گذاری اولیه می گردد.

در این پیشنهاد پروژهاثرات سایه یا بعبارت دیگر عدم توازن تابش بر روی سلول‌های خورشیدی بیان گردیده است. در ادامه آرایش‌های مختلف سلول‌های خورشیدی تحت سایه‌های مختلف بررسی شده و تاثیرات استفاده از دیود بای پس به همراه صفحات خورشیدی گفته شده است. سپسروش‌های مختلف کاهش اثرات سایه به طور خلاصه بیان گردیده و استفاده از پیکره‌بندی ثابت و دینامیکی صفحات خورشیدی جهت مقابله با اثر سایه به همراه مروری بر کارهای انجام شده در ارتباط با آنها بیانشده است. در این متن پیشنهادی سعی می‌گردد تا با بررسی جامع کارهای انجام شده زمینه‌های علمی و فنی لازم جهت بهبود بهره‌وری در نیروگاه‌های فتوولتاییک فراهم گردد. در انتها نیز انگیزه‌ها، اهداف و سوالات اصلی تحقیق که رساله به آنها جواب خواهد داد ارائه می‌گردد.

واژه‌های کلیدی :اثر سایه؛ صفحات فتوولتاییک؛ آرایش صفحات؛ پیکره‌بندی مجدد

پیشگفتار

انرژی خورشید یکی از منابع تامین انرژی رایگان، پاک و عاری از اثرات مخرب زیست محیطی است که از دیر باز به روش‌های گوناگون مورد استفاده بشر قرار گرفته است. بحران انرژی در سال‌های اخیر، کشورهای جهان را بر آن داشته که با مسائل مربوط به انرژی، برخوردی متفاوت نمایند که در این میان جایگزینی انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر و از جمله انرژی خورشیدی به منظور کاهش و صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کنترل عرضه و تقاضای انرژی و کاهش انتشار گازهای آلاینده با استقبال فراوانی روبرو شده است. پاک و رایگان بودن، در دسترس بودن، بی خطر بودن، کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و بی پایان بودن مهمترین ویژگی انرژی خورشیدی است.

به طور متوسط انرژی تابشی خورشید 1020×8/3 مگاوات است که برابر با 63 مگاوات بر متر مربع در سطح خورشید می‌باشد. از این انرژی تنها درصد کمی توسط زمین جذب می گردد که معادل 1014×7/1 کیلووات تخمین زده می شود. حتی با این مقدار کم انرژی دریافتی از خورشید تابش 84 دقیقه به زمین قادر است تا یک سال انرژی مورد نیاز این کره را تامین نماید[1]. بنابراین با به کارگیری کلکتورهای خورشیدی می‌توان تا حدودی از این منبع انرژی بی‌پایان، پاک و رایگان استفاده کرد و تا حد بسیار زیادی در مصرف سوخت‌های فسیلی صرفه جویی نمود. در این بین کشورایران نیز در بینمدارهای 25 تا 40 درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه‌ای واقع شده که به لحاظ دریافتانرژیخورشیدی در بین نقاط جهان در بالاترین رده‌ها قرار دارد. بر اساس گزارش سازمان انرژی‌های نو ایران (سانا) میزان تابش خورشیدی در ایرانبین5/4 الی 5/5کیلووات ساعت بر مترمربع در روزتخمین زده شده است، علاوه بر اینبطور متوسط سالیانهبیش از 280 روز آفتابی گزارش شده است کهبسیار قابل توجه است شکل (1-1) انرژی تابشی روزانه خورشیدی را در نقاط مختلف ایران نشان می‌دهد.

با توجه به مطالب مطرح شده روند رشد نیروگاه‌های خورشیدی امری اجتناب ناپذیر خواهد بود. یک نیروگاه خورشیدی حرارتی شامل تاسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارت‌های بالا ایجاد می‌کند. انرژی جمع آوری شده از طریق مبدل‌های حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. در نیروگاه‌های فتوولتاییک، نور خورشید مستقیما به برق تبدیل شده و بدون نیاز به تجهیزات مکانیکی برق استحصال می‌گردد. ماهیت برق تولیدی در این نیروگاههابرق مستقیم می‌باشد که این برق با استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت به برق متناوب تبدیل می‌گردد.

یکی از مزایای عمده نیروگاه‌های برق خورشیدی فتوولتاییک عدم استفاده از تجهیزات مکانیکی در این نیروگاه‌ها می‌باشد عدم استفاده از این ادوات باعث از بین رفتن تعمیرات دوره ای و در نتیجه کاهش هزینه‌های بهره برداری در این نیروگاه‌ها است. در نیروگاه‌های برق خورشیدی برای بالا بردن ضریب اطمینان، با توجه به میزان مصرف و توان نیروگاه، باتری خانهمناسبی طراحی می‌گردد. وظیفه این مجموعه تضمین کارکرد سیستم در طول شب و در روزهایابریاست.

1-1)          مقدمه

در سال‌های اخیر، رشد گازهای گلخانه‌ای سبب نگرانی‌های زیست محیطی و بطبع حرکت به سمت تعیین جایگزینی جهت سوخت‌های فسیلی گردیده است. از سوی دیگر رو به اتمام بودن این منابع تعیین منابع جایگزین را به امری غیر قابل اجتناب تبدیل نموده است. در این بین انرژی‌های تجدید پذیر به عنوان جایگزین مناسبی برایسوخت‌های فسیلی مطرح گردیده‌اند. این منابع فاقد آلودگی زیست محیطی بوده و از سوی دیگر پایانی برای آنها در نظر گرفته نمی‌شود. از مهمترین منابع تجدیدپذیر می‌توان از انرژی بادی، خورشیدی، زمین گرمایی، بیوماس و آبی را نام برد. بر اساس گزارش‌های موجود، در سال 2012 تقریبا 19% انرژی مصرفی زمین از طریق انرژی‌های تجدید پذیر تامین گردیده و در سال 2013 مقدار انرژی‌های تجدیدپذیر نصب شده نسبت به سال 2012 رشد هشت درصدی را شاهد بوده است. در انتهای سال 2013 کشورهای چین، ایالات متحده امریکا، برزیل، کانادا و آلمان بزرگترین ظرفیت نصب شده منابع تجدیدپذیر را به خود اختصاص داده‌اند.

انرژی خورشیدی به عنوان یکی از مهمترین منابع انرژی‌های تجدیدپذیر به دلیل پاک بودن، در دسترس بودن و رایگان بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. کاربرد این انرژی به دو گروه انرژی فتوولتاییک و انرژی حرارتی خورشیدی تقسیم می‌گردد. امروزه سلول‌های فتوولتاییک با گسترش دانش به کار گیری نیمه هادی‌ها در بسیاری از مناطق شهری و روستایی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌گردند. از سوی دیگر نگرانی‌های زیست محیطی نیز به عنوان عامل محرک دیگری در رشد روز افزون این منابع به شمار می‌رود.

علی رغم ویژگی‌های منحصربفرد و مطلوب استفاده از صفحات فتوولتاییک، گرانی این صفحات به عنوان عاملی مهمی در جلوگیری از رشد آنها به شمار می‌رود. به طور معمول هر وات صفحات فتوولتاییک هزینه اولیه ای معادل نیم دلار را بر مشترکین تحمیل می‌نماید. تمایل مشترکین به بازگشت سریعتر سرمایه گذاری انجام شده برای نصب صفحات فتوولتاییک سبب شده است تا دریافت حداکثر انرژی از این صفحات در شرایط مختلف بهره برداری به عنوان زمینه تحقیقات بسیاری از محققین قرار گیرد. کاهش تلفات نیز به عنوان جزیی از این مطالعات به شمار می‌رود. از عوامل مهم در ایجاد تلفات در داخل سلول‌های خورشیدی می‌توان به کثیف بودن ماژول ها، ناهمجوری ناشی از ساخت، تلفات ناشی از بکارگیری مبدل ها، تلفات در سیم‌های ارتباطی و  تلفات ناشی از عدم کار در نقطه کار بهینه را نام برد. شکل (1-2) دیاگرام تلفات در یک سلول خورشیدی را نشان میدهد.

در دیاگرام تلفات توان، انرژی تبدیل شده الکتریکی در  اثر تبدیل انرژی خورشیدی به  انرژی الکتریکی بوجود می‌آید. این انرژی متناسب با راندمان سلول‌های خورشیدی بوده و در سلول‌های با راندمان بالا تا 30 انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌گردد. در قسمت بعد تلفات ناشی از ناهمجوری که شامل فرسودگی و سایه بوده بعلاوه تلفات ناشی از افزایش دما و گردوغبار سبب کاهش توان تبدیل شده الکتریکی گردیده و توانی که بعد از این قسمت به جا می‌ماند توان خروجی آرایه می‌باشد. در ادامه تلفات ناشی از اتصالات و مبدل‌ها نیز باعث کاهش توان خروجی شده و در این مرحله توان خروجی سلول به شبکه مشخص می‌گردد.

یکیاز مهمترین تلفات سلول‌های خورشیدی در نیروگاه‌های فتوولتاییک تلفات ناشی از سایه اندازی می‌باشد. میزان این تلفات 3 الی 6 درصد بوده و کاهش اثرات آن می‌تواند سبب بهبود در بهره‌وری نیروگاه گردد. این تلفات در زمانی که سایه تنها قسمتی از سطح آرایه را بپوشاند بوجود می‌آید، لذا از آن تحت عنوان سایه جزیی یاد می‌گردد. سایه جزیی علاوه بر افزایش تلفات در داخل صفحات، در مواردی می‌تواند منجر به سوختن صفحات و از بین رفتن آن نیز گردد.

پایان نامه مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 145 صفحه می باشد.

دانلود پایان نامه مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آ ن

فهرست مطالب

عنوان                                         صفحه

فصل 1 : طرح دیدگاه و اهداف پروژه .............. 1

مقدمه.......................................... 2

اهداف کلی پروژه ............................... 9

کارایی........................................ 10

فصل 2 : بررسی آبگرمکن های خورشیدی............. 12

معیارهای طراحی آبگرمکن خورشیدی................ 13

سیستم Recirculation (pluse)........................ 18

سیستم Drainout (Drain down ) ................................................. 19

سیستم Drainback With Air Compressor................. 20

سیستم Drainback with liquid level control............... 22

سیستم Thermosyphon with electrically  protected collecrtor... 23

سیستم Drainout Thermosyphon...................... 25

سیستم Breadbox (batch)............................ 26

سیستم Coil in Ttank , Warp Around , Tank in Tank........ 28

سیستم External Heat Exchanger...................... 30

سیستم Darinback with load- side heat exchanger........... 32

سیستم Drainback with Collector – Side Heat Exchanger..... 34

سیستم Two – phase – Thermosyphon.................. 35

سیستم One Phase Thermosyphon..................... 36

نتایج و بررسی سیستم های خورشیدی متناسب با ایران ... 38

فصل سوم : گرد آورنده های تخت خورشیدی.......... 46

صفحه پوشش..................................... 50

فاصله هوایی................................... 52

صفحات جاذب.................................... 53

طرحهای گوناگون صفحه جاذب و مجاری انتقال سیال.. 54

سیال عامل .................................... 60

عایقکاری...................................... 61

قاب گرد آورنده ............................... 63

رشته های سری و موازی.......................... 64

فصل چهارم : اصول حاکم بر گرد آورنده های خورشیدی 67

انتقال گرما به سیال........................... 68

جریان متلاطم و بدست آوردن ضریب انتقال گرما..... 69

جریان گذرا و بدست آوردن ضریب انتقال گرما...... 70

جریان آرام و بدست آوردن ضریب انتقال گرما...... 73

بیلان انرژی برای یک گردآورنده تخت خورشیدی نمونه 74

متوسط ماهانه انرژی خورشیدی جذب شده ........... 76

اثرات وضعیت سطح جذب بر روی مقدار انرژی دریافتی 80

توزیع دما در گردآورنده های تخت خورشیدی........ 84

ضریب انتقال گرمای کل یک گردآورنده............. 85

چگونگی تغییر ضریب اتلاف فوقانی بر اثر تغییر فاصله... 88

توزیع دما بین لوله و ضریب بازدهی گردآورنده ... 91

توزیع دما در جهت جریان........................ 99

ضریب اخذ گرما و ضریب جریان گرد آورنده ........ 100

میانگین دمای سیال و صفحه...................... 103

طرحهای دیگر گردآورنده ........................ 104

فصل پنجم : طراحی یک نمونه گرد آورنده تخت ..... 107

منطقه طراحی................................... 109

مقدار آبگرم مصرفی............................. 109

درجه حرارت آبگرم مصرفی........................ 110

درجه حرارت آب ورودی به گرد آورنده ............ 110

تعداد گرد آورنده ها و چگونگی نصب آنها به هم... 110

زوایای حرکت خورشید............................ 111

جهت تابش خورشید............................... 119

نسبت بین تابش مستقیم بر روی یک صفحه شیبدار واقعی    119

زاویه شیب گرد آورنده ها ...................... 123

محاسبه مقدار متوسط ماهانه تابش روزانه رسیده به سطح گرد آورنده .............................................. 123

بدست آوردن طول روز ........................... 126

شکل گرد آورنده ............................... 127

جنس صفحه جاذب................................. 127

مشخصات رنگ.................................... 127

قطر و تعداد لوله ها در هر گرد آورنده ......... 128

بدست آوردن دبی حجمی و جرمی.................... 128

بدست آوردن عدد رینولدز در لوله ها............. 129

بدست آوردن ضریب انتقال گرما................... 129

نوع پوشش...................................... 130

جنس قاب....................................... 130

نوع و ضخامت عایق.............................. 130

دمای محیط..................................... 131

بدست آوردن انرژی مورد نیاز ................... 131

بدست آوردن ضریب اتلاف فوقانی................... 132

بدست آوردن اتلاف تحتانی........................ 132

بدست آوردن ضریب اتلاف کلی ..................... 133

بدست آوردن سطح گرد آورنده .................... 133

فاصله بین لوله ها............................. 134

بدست آوردن بازدهی پره......................... 134

بدست آوردن بازدهی گرد آورنده ................. 134

بدست آوردن ضریب انتقال گرمای گرد آورنده ...... 134

محاسبه دمای خروجی سیال........................ 135

بدست آوردن بازدهی گرد آورنده ................. 135

مشخصات دستگاه طراحی شده ...................... 136

منابع و مراجع ................................ 138

ضمائم

طرح دیدگاه و اهداف پروژه

مقدمه :

میزان انرژی خورشیدی دریافتی در ایران به طور متوسط حدود 18 مگا جول بر متر مربع در روز، یا حدود 1016 مگا جول در سال در سطح کشور تخمین زده می شود. این مقدار انرژی بیش از 4000 برابر کل انرژی مصرفی در کشور می باشد. با این مقدار انرژی دریافتی و داشتن زمین های مناسب برای استفاده از آفتاب و تکنولوژی نسبتاً ساده کاربردهای مختلف انرژی خورشیدی، می توان کلیه نیازهای انرژی کشور را با استفاده از انرژی خورشیدی تأمین کرد.

استفاده های انرژی خورشیدی که در ایران کاربرد دارند به شرح زیر مورد بررسی قرار گرفته اند:

الف . دستگاههایی که به طور مستقیم از نور خورشید استفاده می کنند :

• تولید آب گرم مصرفی
• گرمایش طبیعی ساختمانها
• گرمایش غیر طبیعی ساختمانها
• سرمایش ساختمانها
• پخت غذا
• خشک کردن میوه، سبزی و ماهی
• نمک زدائی آب دریا
• تولید انرژی الکتریکی به طریق تبدیل مستقیم
• تولید انرژی الکتریکی از طریق تبدیل حرارتی (تبدیل غیر مستقیم)

ب. دستگاههائی که به طور غیر مستقیم از انرژی خورشید استفاده می نمایند :

1- سرمایش طبیعی ساختمانها و ذخیره سازی سرمای زمستان

2- تولید گاز متان با استفاده از فضولات حیوانی و کشاورزی

3- استفاده از انرژی باد

شرح مختصری از نحوه کار هریک از سیستم های فوق الذکر ارائه و هزینه ساخت و تولید و قیمت انرژی تولید شده هریک از آنها تعیین شده اند. مقایسه قیمت انرژی تولید شده در دستگاههای انرژی خورشیدی فوق الذکر با قیمت انرژی که از طریق سوختهای فسیلی متداول در کشور تولید می شود نشان می دهد که استفاده از انرژی خورشیدی اقتصادی نیست. علت اصلی اقتصادی نبودن استفاده از انرژی خورشیدی این است که مواد نفتی و برق در تمام نقاط کشور تقریباً به طور رایگان در اختیار مصرف کنندگان قرار دارند.

دلایل توجیهی برای استفاده از انرژی خورشیدی در کشور :

اقتصادی بودن نباید تنها دلیل استفاده از انرژی خورشیدی باشد. لازم است انرژی خورشیدی به دلیل زیر مورد توجه قرار گرفته و سرمایه گذاری های لازم برای کاربرد وسیع آن اعمال گردد:

• اسراف در مواد غذایی، منابع طبیعی و هرچیزی توسط دین مبین اسلام نهی شده است. سوزاندن نفت، این نعمت بسیار ذیقیمت و محدود الهی، برای تولید آب گرم مصرفی (در دمای حدود 45 درجه سانتیگراد) ، تولید هوا و یا آب گرم برای گرمایش ساختمانها ( در دمای 50 تا 90 درجه سانتیگراد) و پختن غذا (در دماهای حدود 100 درجه سانتیگراد) اسرافی بس واضح است. سوزاندن سوختهای فسیلی برای کاربردهای فوق الذکر همان قدر اسراف و تبذیر (و در نتیجه ارتکاب گناه) است که سوزاندن گندم جهت تأمین همین نیازها می باشد. نفت، این نعمت خدادادی را می توان برای تولید دارو، مواد پلاستیکی و کودهای شیمیایی و غیره به کار گرفت.
• استفاده از منابع نفتی در کشور باعث آلودگی هوا و آب و زمین شده است. وجود این آلودگی ها، به خصوص آلودگی هوا در شهرهای بزرگ مانند تهران سبب بیماریهای متعدد، مرگهای زودرس و به طور کلی پائین آمدن کارائی افراد شده است. لازم است که به خاطر حفظ سلامتی مردم آلودگی محیط زیست دقیقاً کنترل و مصرف این سوختهای فسیلی تقلیل یابد. انرژی خورشیدی یک منبع لایزال انرژی است که کمترین آلودگی ها را در محیط زیست به وجود می آورد.
• سوزاندن سوختهای فسیلی و ایجاد دی اکسید کربن در سطح جهانی باعث بالا رفتن دمای اتمسفر زمین شده است. بالا رفتن دمای اتمسفر زمین وآب دریاها (که به طور یکنواخت نبوده و در قطبها بیشتر از استوا است) باعث آب شدن یخهای قطبی و بالا آمدن سطح آب اقیانوسها شده و ادامه این عمل فاجعه ای به مراتب اسفناک تر از کلیه طوفانها، سیلها و زمین لرزه ها را در برخواهد داشت. در مقایسه با کشورهای صنعتی که مصرف سوختهای فسیلی آنها بسیار زیاد است، ایران نقش زیادی در بالا بردن دی اکسید کربن در سطح جهانی و گرم شدن اتمسفر زمین ندارد. ولی توجه به این موضوع (که کشورهای صنعتی جهان تازه به فکر افتاده و در این مورد ابراز نگرانی می کنند) میتوان برای جمهوری اسلامی ایران وجهه ای بسیار عالی در محافل علمی و سیاسی جهان به وجود آورد.
• تکنولوژی کاربردهای انرژی خورشیدی بسیار پیچیده نبوده که نیاز به استفاده از متخصصین خارجی داشته باشیم. در بسیاری از کاربردهای تکنولوژی لازم هم اکنون در کشور موجود است. در چند کاربرد (مانند ساختن فتوسل ها) می توان با همت مختصری تکنولوژی مربوطه را توسعه داد.
• در حال حاضر جمهوری اسلامی ایران رهبری سیاسی بعضی از کشورهای جهان سوم را به عهده دارد. شایسته است این جمهوری رهبری علمی و فنی این جوامع را نیز عهده دار شود. با توجه به نقشی که انرژی در توسعه کشورها بازی می کند و اینکه اکثر کشورهای جهان سوم نیز از میزان انرژی خورشیدی قابل توجهی برخوردار هستند، جمهوری اسلامی ایران می تواند با سرمایه گذاری وسیع در توسعه علوم و تکنولوژی انرژی خورشیدی در کشور عملاً صادر کننده این تکنولوژی به جهان سوم باشد و نقش رهبری علمی و فنی خود را در جهان سوم بازی نماید.
• دولت ایران در دهه های گذشته وارد کننده تکنولوژی برای حل مسائل خود بوده است. تقریباً تمامی تسهیلات زندگی امروز (نظیر برق و کلیه وسایل الکتریکی، تلفن، راه و ترابری، اتومبیل ، کامپیوتر و غیره) با وارد کردن تکنولوژی حاصل شده است. با محدود بودن منابع نفتی و تمام شدن این منبع طبیعی بسیار پر ارزش، ما می توانیم صبر کنیم تا کشورهای صنعتی مسائل انرژی خود را حل کرده و مانند گذشته تکنولوژی مربوطه را وارد کنیم یا اینکه چند سالی جلوتر از دیگران قدم برداشته و به فکر توسعه منبع انرژی خورشیدی بوده و به جای وارد کننده بودن صادر کننده تکنولوژی انرژی خورشیدی باشیم.

موضوع سرمایه گذاری وسیع در علوم و تکنولوژی انرژی خورشیدی در ایران بیش از اقتصادی بودن آن یک تصمیم سیاسی است. در جشنهای هزار و چهارصدمین سال هجری شمسی جمهوری اسلامی ایران خود را کجا می بیند؟ شعار خود اتکائی میدهد ولی عملاً کلیه نیازهایش را با وارد کردن تکنولوژی تأمین میکند، یا اینکه لااقل در تکنولوژی انرژی خوداتکا شده و به جهان سوم در انتقال آن کمک می نماید؟ با اتخاذ سیاستهای مناسب و برنامه ریزی های دقیق، جمهوری اسلامی ایران می تواند سال 1400 هجری شمسی را با سرافرازی در جهان جشن بگیرد.

پایان نامه انرژی خورشیدی ، صفحات فوتوولتائیک ونیروگاه خورشیدی

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه انرژی خورشیدی ، صفحات فوتوولتائیک ونیروگاه خورشیدی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:110

پایان نامه کارشناسی
مهندسی برق-قدرت

فهرست مطالب:
عنوان مطالب                                                                                                         صفحه

چکیده:    1
صفحات فوتوولتاییک:    2
نیروگاه خورشیدی:    3
فصل اول:    4
انرژی خورشیدی    4
1- 1 مقدمه:    5
1- 2 تاریخچه    8
3-1 تعاریف    8
1-3-1  ا نرژی جنبشی:    9
2-3-1انرژِی پتا نسیل:    10
3-3-1اصل بقای جرم وانرژی:    12
1-4 منبع انرژی خورشیدی    15
7-1  کاربرد های ا نرژی خورشیدی    18
1-7-1 سیستم‌های فتوبیولوژیک :    20
2-7-1 سیستم‌های فتوشیمیایی :    20
3-7-1 سیستم‌های فتوولتائیک :    20
4-7-1سیستم های حرارتی و برودتی :    20
1) سیستم‌های فتوبیولوژی :    21
2) سیستم‌های شیمی خورشیدی:    21
3) سیستم‌های فتوولتائیک:    22
8-1موقعیت کشورایران ازنظرمیزان دریافت انرژی خورشیدی    25
فصل دوم:    26
صفحات فوتوولتائیک    26
1-2مقدمه    27
1-1-2استفاده ازالکتریسیته PV درکشورهای درحال توسعه    27
2-1-2 طبیعت ومهیابودن تابش خورشیدی:    28
3-1-2سلول PV ، ماژولها وآرایه ‌ها:    28
2-2سلول خورشیدی    30
3-2مبانی فیزیکی سلول های خورشیدی    32
4-2موادتشکیل دهنده سلول های خورشیدی    35
2- 5  استفاده از نانو لوله ‌های کربنی در ساخت پیل‌های خورشیدی    36
6-2   پدیده فتوولتائیک    37
7-2  سیستم فتوولتائیک    39
2) قسمت واسطه یابخش توان مطلوب    43
11-2انواع روشهای استفاده ازسیستمهای فتوولتائیک    53
12-2کاربردصفحات فتوولتائیک    55
19-2برآورد هزینه سیستمهای برق خورشیدی    75
20-2 کم شدن نگرانی هادرباره ی آلودگی ناشی ازساخت سلول های خورشیدی    77
23-2 دودکش خورشیدی    78
کلکتور    83
8-22-2نتیجه‌گیری:    87
فصل سوم:    89
نیروگاه های خورشیدی    89
1-3  ا نواع نیروگاه های خورشیدی    90
3-3 کوره خورشیدی    100
4-3طول عمر مولدهای برق خورشیدی    100
5-3مزیت نسبی سیستم های مولد خورشیدی    101
6-3سیستم های ( پکیج ) مستقل تامین برق خورشیدی    102
8-3منابع ومآخذ:    103



 
چکیده:
خورشید کره ای به قطرتقریبی  1.39*106  کیلومترویباشدکه درفاصله متوسط  1.49*108  کیلومتری زمین قرارگرفته است.این کره که عمدتا از هیدروژن تشکیل شده است و یک راکتور طبیعی هسته ای بزرگ میباشدکه روزانه حدود 350 میلیارد تن از جرمش براثرگداخت هسته ای به انرژی تبدیل میشود.بیرونی ترین لایه خورشید که ازآن انرژی ساطع میشوددارای دمای  576کلوین میباشد در حالی که دمای قسمت های داخلی آن حدود 8*106  تا  40*106کلوین تخمین زده میشود.میزان انرژی ساطع شده ازخورشید حدود 3.8*1023 کیلووات است که ازاین مقدارفقط یک بخش بسیاراندک آن معادل با 1.7*1014 کیلووات به جوزمین میرسد. حدود  %34ازاین انرژی براثر انعکاس مستقیم به فضا باز میگردد حدود %42 ازآن پس از رسیدن به سطح زمین بطور مستقیم در دریاها وخشکی ها تبدیل به گرما و حدود %24 از آن صرف چرخه تبخیر وباران کره زمین و ایجاد بادهاجریان های در یایی وامواج وپدیده فتوسنتز میشود. تابش خورشیدمنشا اغلب انرژی های موجوددر زمین نظیر انرژی بادانرژی نهفته در سوختهای فسیلی وغیره میباشد. تنها انرژی هسته ای انرژی زمین گرمایی وانرژی جزرومدازاین قاعده مستثنی میباشند.
چگالی توان حاصل ازانرژی خورشیددرخارج ازجوزمین مطابق اندازه گیریهای انجام شده توسط ماهواره هاحدود1353 وات برمتر مربع میباشد که ازمیزان آن درهنگام گذشتن ازاتمسفرزمین به دلایلی نظیر جذب تشعشع خورشید توسط گازها بخارهای آب وذرات معلق موجود در جو به مقدارنسبتا زیادی کاسته میشود حداکثرچگای توان حاصل از تابش خورشیددر سطح زمین 1000 وات بر متر مربع میباشد ..

صفحات فوتوولتاییک:
سلول خورشیدی عبارت از قطعات نیمه رسانایی هستندکه انرژی تابشی خورشید رابه انرژی الکتریکی تبدیل میکنند.رسانندگی این موادبه طور کلی به دما،روشنایی  ,میدان مغناطیسی و مقدار دقیق ناخالصی موجود در نیمه رسانابستگی دارد.یک سلول خورشیدی از جنس سیلیکن ،ولتاژی بین 5.0 تا 6.0 ولت تولید میکندو به همین دلیل تعدادزیادی از سلول هارادر یک ماژول خورشیدی به صورت سری متصل می کنند تاسطح ولتاژ بیشتری حاصل شود.
سلول خورشیدی که عنصر اصلی تشکیل دهنده یک آرایه فتوولتائیک است از یک پیوند نیمه هادی n-p از جنس سیلیکن ساخته می شود. برخورد فوتون های نور خورشید به سلول خورشیدی سبب تولید الکترون در نیمه هادی گشته و با اتصال بار الکتریکی ، جریان الکتریکی جاری می شود.


نیروگاه خورشیدی:
تأسیساتی که بااستفاده ازآنهاانرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شوداین تأسیسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌های موجود و بر حسب اشکال هندسی متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:
•    نیروگاههایی که گیرنده آنها آینه‌های سهموی ناودانی هستند.
•    نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها در یک برج قرار داردو نور خورشید توسط آینه‌های بزرگی به نام هلیوستات به آن منعکس می‌شود.(دریافت کننده مرکزی)
•    نیروگاه‌هایی که گیرنده آنها بشقابی سهموی (دیش) می‌باشد.

پایان نامه بررسی تئوری و تجربی عملکرد یک آب‌گرم‌کن خورشیدی با کلکتور صفحه تخت

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه بررسی تئوری و تجربی عملکرد یک آب‌گرم‌کن خورشیدی با کلکتور صفحه تخت دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:100

فهرست مطالب:
عنوان مطالب    شماره صفحه

چکیده                                                                                                1         
مقدمه                                                                                                  2    
فصل اول : کلیات    3
    1-1) مقدمه    4
    1-2) تاریخچه    4
    1-3) کاربردهای انرژی خورشیدی    6
فصل دوم : انواع کلکتور خورشیدی و بررسی استانداردهای مربوطه    9
    2-1) مقدمه    10
    2-2) کلکتورهای صفحه تخت    9
    2-2-1) صفحه جاذب    9
    2-2-2) صفحات پوششی یا جداری    11
    2-2-3) محفظه کلکتور    11
    2-3) کلکتور لوله خلاء    12
    2-4) کلکتور سهموی    14
    2-5) زاویه شیب کلکتور خورشیدی    15
    2-6) مقایسه استاندارهای تست کلکتورهای تخت خورشیدی 9806-1  ISO، EN 12975-2  و ASHRAE 93    15
     2-6-1) استاندارد ASHRAE 93    16
    2-6-1-1) تست ثابت زمانی- τ    16
    2-6-1-2) تست بازده حرارتی -  gη    16
    2-6-1-3) تست اصلاح کننده زاویه تابش - Kθb(θ)    17
    2-6-1-4) توزیع دمای ورودی به کلکتور برای تست بازده حرارتی    17
فهرست مطالب
عنوان مطالب    شماره صفحه
        
    2-6-1-5) مدت زمان انجام  تست    17
    2-6-2) استاندارد ISO 9806-1 و EN 12975-2    18
    2-6-2-1) تست ثابت زمانی- τ    18
    2-6-2-2) تست بازده حرارتی -  gη    18
    2-6-2-3) تست اصلاح کننده زاویه تابش - Kθb(θ)    19
    2-6-2-4) توزیع دمای ورودی به کلکتور برای تست بازده حرارتی    19
    2-6-2-5) روش تست شبه دینامیکی استاندارد EN12975-2    19
    2-7) مقایسه استاندارد ها    20
فصل سوم : آب‌گرم‌کن‌های خورشیدی و بررسی استاندارد‌های مربوطه    23
3-1) مقدمه    24
3-2) اجزای آب‌گرم‌کن خورشیدی    24
3-3) شرح دستگاه آب‌گرم‌کن خورشیدی    25
3-4) انواع آب‌گرم‌کن‌های خورشیدی    26
    3-4-1) سیستم گردش اجباری    27
    3-4-1-1) سیستم گردش اجباری- مدار بسته    27
    3-4-1-2) سیستم گردش اجباری- مدار باز    28
    3-4-2) سیستم با گردش طبیعی    28
    3-4-2-1) سیستم گردش طبیعی- ترموسیفون- مدار باز    30
    3-4-2-2) سیستم گردش طبیعی- ترموسیفون- مدار بسته    30
3-5) بررسی و مقایسه استانداردهای آب‌گرم‌کن خورشیدی    31
    3-5-1) استاندارد ISO 9459    31
    3-5-1-1) استانداردهای راندمان ( عملکرد ) سیستم    31
    3-5-1-2) روش آزمون بر اساس تست در فضای داخلی    31
    3-5-1-3) آزمون در فضای خارج برای سیستم‌های فقط خورشیدی    31
    3-5-1-4) آزمون در فضای خارجی برای سیستم‌های آب‌گرم‌کن خورشیدی با گرم‌کن کمکی با یک مخزن ذخیره    32
    3-5-2) استانداردهای اروپایی برای سیستم‌های گرمایش خورشیدی    32
    3-5-2-1) استانداردهای اروپایی جدید    32
    3-5-2-2) روش‌های تست برای سیستم‌های آب‌گرم‌کن‌های خورشیدی ( EN 12976-2 و ENV 12977-2 )    33
    3-5-3) استاندارد ASHRAE 95    34
    3-5-4) مقایسه استاندارد‌های تست آب‌گرم‌کن خورشیدی    35
    3-5-4-1) مقایسه سه استاندارد9459-2  ISO ، ISO 9459-3 و  ASHRAE 95    35
فصل چهارم : معادلات حاکم بر تعیین عملکرد کلکتور‌های صفحه تخت و حل نمونه عددی    38
4-1) مقدمه    39
4-2) تابش خورشیدی    39
4-3) تشعشع جذب شده و عبور تشعشع از میان پوشش شیشه‌ای    40
    4-3-1) انعکاس تشعشع    40
    4-3-2) جذب پوشش شیشه‌ای    41
    4-3-3) حاصل‌ضرب ضریب های عبور – جذب ( τα)    42
4-4) کلکتورهای صفحه تخت و معادلات مربوطه    43
    4-4-1) انرژی مفید    43
    4-4-2) توزیع دما در کلکتورهای صفحه تخت خورشیدی    43
    4-4-3) ضریب انتقال گرمای کل یک کلکتور    45
    4-4-4) توزیع دما بین لوله‌ها و ضریب بازدهی کلکتور    48
    4-4-4-1) لوله در زیر صفحه جاذب    48
    4-4-4-2) لوله در بالای صفحه جاذب    54
    4-4-4-3) لوله در وسط صفحه جاذب    56
    4-4-5) ضریب دفع گرمای کلکتور و ضریب جریان    58
4-5) تست کلکتور    58
    4-5-1) بازده    58
4-6) حل عددی    59
4-7) مشخصات تجهیزات مورد استفاده    59
4-8) مشخصات فنی کلکتور صفحه تخت    63
4-9) حل معادلات برای یک حالت نمونه    64
فصل پنجم : آزمایش، نتایج و ترسیم نمودارهای مربوطه    68
    5-1) مقدمه    69
    5-2) روش انجام  آزمایش    69
    5-3) نتایج    70
    5-4) نمودار‌ها و تحلیل    71
    5-4-1) نمودارهای داده‌های هواشناسی    71
    5-4-2) تغییرات دمای خروجی از کلکتور بر حسب تغییرات دبی    72
    5-4-3) بررسی انرژی دریافتی مدل تئوری و تجربی    75
    5-4-4) بررسی بازده کلکتور در مدل‌های تئوری و تجربی    80
    5-4-5) نمودار‌های افت دما در مسیر آب ورودی    82
    5-5) بررسی اثر پارامترهای مختلف    84
    5-5-1) تاثیر موقعیت قرارگیری لوله و صفحه جاذب    84
    5-5-2) تاثیر زاویه کلکتور خورشیدی    85
    5-5-3) تاثیر تعداد شیشه‌های محافظ کلکتور    86
    5-5-4) تاثیر فاصله بین رایزرهای صفحه جاذب بر بازده کلکتور    86
    5-5-5) تاثیر پوشش صفحه جاذب بر بازده کلکتور    87
    5-5-6) تاثیر ضخامت عایق حرارتی بر بازده کلکتور    88
    5-5-7) تاثیر جنس عایق بر بازده کلکتور    89
    5-5-8) تاثیر نوع سیال انتقال حرارت بر بازده کلکتور    89
    5-5-9) تاثیر فشار گاز داخل کلکتور بر بازده    90
نتیجه گیری    91
پیشنهادات برای ادامه طرح    93
منابع و ماخذ    96
فهرست منابع فارسی    97
فهرست منابع لاتین    98
چکیده انگلیسی    99
تعهدنامه اصالت پایان نامه    100
    
    
    

 
فهرست جدول ها
عنوان     شماره صفحه
                                                                                                      

2-1- شرایط تست شبه دینامیکی    19
2-2- دمای متوسط سیال و شرایط آب و هوایی برای هر نوع روز    20
2-3- بیشترین دمای خروجی  بر اساس نوع کلکتور    20
2-4- مقایسه حدود مجاز پارامتر‌های مختلف جهت دست‌یابی به شرایط یکنواخت در سه استاندارد    21
2-5- شرایط آب و هوایی لازم در سه استاندارد    21
2-6- شرایط زمانی بازه داده و پیش بازه داده برای تست در حالت کلکتور ساکن    22
3-1- تشابه پارامتر‌های تست آب‌گرم‌کن خورشیدی در  ISO 9459-2،       ISO 9459-3 ، ASHRAE 95    36
3-2- تفاوت‌های پارامتر‌های تست آب‌گرم‌کن خورشیدی در ISO 9459-2 ، ISO 9459-3، ASHRAE 95    36
4-1- مشخصات فنی کلکتور مورد آزمایش، ساخت شرکت دریا    64
4-2 - پارامترهای موثر جهت حل یک نمونه عددی    65
5-1 - مقادیر محاسبه شده با دبی 200 لیتر بر ساعت    70
5-2 - مقادیر محاسبه شده با دبی 150 لیتر بر ساعت    71
5-3 - مقادیر محاسبه شده با دبی 100 لیتر بر ساعت    71
    
  

  فهرست شکل‌ها
عنوان     شماره صفحه
                                                                                                      

2-1-  کارکرد کلکتور صفحه تخت در حالت کلی    8
2-2 - کلکتور صفحه تخت به همراه اجزای آن    9
2-3 - صفحه جاذب    10
2-4 - فرآیند حرارتی یک کلکتور صفحه تخت    11
2-5 - کلکتورتخت، مایع و هوایی    12
2-6 - کلکتور لوله‌ای تحت خلاء    13
2-7 - انواع کلکتورهای تحت خلاء    14
2-8 -  کلکتور سهموی    14
2-9 - زاویه کلکتور خورشیدی    15
3-1- طرح ساده‌ای از یک آب‌گرم‌کن خورشیدی    25
3-2- طرح کلی یک آب‌گرم‌کن خورشیدی به همراه قسمت‌های مختلف آن    26
3-3- سیستم اجباری- مدار بسته    28
3-4- سیستم اجباری- مدار باز    28
3-5- آب‌گرم‌کن با سیستم ترموسیفون    29
3-6- سیستم گردش طبیعی- ترموسیفون- مدار باز    30
3-7- سیستم گردش طبیعی- ترموسیفون- مدار بسته    30
4-1- زوایای تابش و انعکاس در محیطی با ضریب شکست های n_1 و n_2    40
4-2- عبور از یک پوشش شیشه‌ای غیر جاذب    41
4-3- جذب تابش خورشید توسط صفحه جاذب زیر شبکه پوشش شیشه‌ای    42
4-4- برش عمودی از یک گردآورنده خورشیدی    43
4-5- توزیع دمای صفحه جاذب    44
4-6- شبکه گرمایی یک گردآورنده صفحه تخت با یک پوشش شیشه‌ای    46
4-7- شبکه گرمایی معادل    46
4-8- a- ترکیب لوله و صفحه جاذب    48
4-8-b,c- معادله انرژی صفحه جاذب    49
4-9- مقاومت‌های ایجاد شده در مقابل جریان گرما به سیال در حالتی‌که لوله در زیر صفحه جاذب باشد    52
4-10- نحوه اتصال لوله و صفحه جاذب در حالتی‌که لوله در زیر صفحه جاذب باشد    52
4-11- نحوه اتصال لوله و صفحه جاذب در حالتی‌که لوله در بالای صفحه جاذب باشد    54
4-12- مقاومت‌های ایجاد شده در مقابل جریان گرما به سیال در حالتی‌که لوله در بالای صفحه جاذب باشد    54
4-13- نحوه اتصال لوله و صفحه جاذب در حالتی‌که لوله در وسط صفحه جاذب باشد    56
4-14- مقاومت‌های ایجاد شده در مقابل جریان گرما به سیال در حالتی‌که لوله در وسط صفحه جاذب باشد    56
4-15- پیرانومتر و دما سنج نصب شده در سایت تست    60
4-16- باد سنج و ثبت کننده اطلاعات    60
4-17- باد سنج، ثبت کننده اطلاعات و مخزن ذخیره    61
4-18- سنسور دما و نمایشگر دیجیتالی    62
4-19- پمپ و مانومتر    62
4-20- شیر کنترل کننده دبی و کلکتور صفحه تخت    63
4-21- نمای کلی از تجهیزات نصب شده در سایت تست دانشگاه آزاد اسلامی تهران جنوب    63
5-1- داده‌های ثبت شده توسط ایستگاه هواشناسی در روز 8 آگوست 2011    72
5-2- دمای هوا و میزان تشعشع در روز 8 آگوست 2011 برای نقاط داده برداری شده    72
5-3- دمای ورودی و خروجی در حالت‌های تئوری و تجربی با دبی آب 200 لیتر بر ساعت    73
5-4- دمای ورودی و خروجی در حالت‌های تئوری و تجربی با دبی آب 150 لیتر بر ساعت    73
5-5- دمای ورودی و خروجی در حالت‌های تئوری و تجربی با دبی آب 100 لیتر بر ساعت    74
5-6- میزان خطای اطلاعات ثبت شده از سایت تست    74
5-7- اختلاف دمای ورودی و خروجی برای دبی‌های مختلف    75
5-8- انرژی دریافتی در مدل تئوری و تجربی با دبی آب 200 لیتر بر ساعت    76
5-9- انرژی دریافتی در مدل تئوری و تجربی با دبی آب 150 لیتر بر ساعت    76
5-10- انرژی دریافتی در مدل تئوری و تجربی با دبی آب 100 لیتر بر ساعت    77
5-11- انرژی دریافتی در مدل تئوری و تجربی با دبی‌های آب گذرنده مختلف    77
5-12- مقدار انرژی کسب شده توسط کلکتور صفحه تخت    78
5-13- مقایسه حرارت اندازه‌گیری شده و مورد انتظار برای کلکتور با دبی 200 لیتر بر ساعت    79
5-14- مقایسه حرارت اندازه‌گیری شده و مورد انتظار برای کلکتور با دبی 150 لیتر بر ساعت    79
5-15- مقایسه حرارت اندازه‌گیری شده و مورد انتظار برای کلکتور با دبی 100 لیتر بر ساعت    79
5-16- بازده مدل تئوری و تجربی با دبی آب گذرنده 200 لیتر بر ساعت    80
5-17- بازده مدل تئوری و تجربی با دبی آب گذرنده 150 لیتر بر ساعت    81
5-18- بازده مدل تئوری و تجربی با دبی آب گذرنده 100 لیتر بر ساعت    81
5-19- مقایسه بازده مدل تئوری و تجربی با دبی‌های آب گذرنده متفاوت    82
5-20- مقایسه مقادیر تئوری و تجربی بازده کلکتور    82
5-21- افت دمای مسیر مخزن تا ورودی کلکتور  با دبی 200 لیتر بر ساعت    83
5-22- افت دمای مسیر مخزن تا ورودی کلکتور  با دبی 150 لیتر بر ساعت    83
5-23- افت دمای مسیر مخزن تا ورودی کلکتور  با دبی 100 لیتر بر ساعت    84
5-24- انرژی دریافتی کلکتور صفحه تخت با توجه به موقعیت قرار گیری لوله و صفحه جاذب    85
5-25- انرژی دریافتی کلکتور صفحه تخت با توجه به زاویه کلکتور با سطح زمین    86
5-26- انرژی دریافتی کلکتور صفحه تخت با تعداد کاورهای شیشه‌ای کلکتور    86
 5-27- بازده کلکتور صفحه تخت با توجه به فاصله بین رایزرهای صفحه جاذب    87
5-28- بازده کلکتور صفحه تخت با توجه به ضریب نشر کاور شیشه‌ای کلکتور    88
5-29- نمودارهای بازده کلکتور خورشیدی برای ضخامت‌های مختلف عایق حرارتی    88
5-30- اثر جنس عایق بر بازده کلکتور خورشیدی    89
5-31- اثر نوع سیال انتقال حرارت بر  بازده کلکتور خورشیدی    89
5-32- اثر فشار گاز داخل کلکتور بر  بازده    90
 
فهرست علائم و نشانه‌ها:
عنوان    نشانه‌ها
    

ضریب اتلاف انتقال حرارت از بالای کلکتور (W/m2C)    U_t
ضریب اتلاف انتقال حرارت از زیر کلکتور (W/m2C)     U_b
ضریب اتلاف انتقال حرارت از لبه‌های کلکتور (W/m2C)    U_e
ضریب اتلاف انتقال حرارت کلکتور (W/m2C)    U_L
دمای سیال (درجه سلسیوس)    T_f
دمای هوای محیط (درجه سلسیوس)    T_a
دمای آب ورودی (درجه سلسیوس)      T_i
دمای آب خروجی (درجه سلسیوس)      T_o
دمای مرکز صفحه جاذب (درجه سلسیوس)    T_(p,m)
دمای عرض اتصال    T_b
قطر لوله‌های صفحه جاذب (متر)    D
قطر داخلی لوله‌های صفحه جاذب (متر)    D_i
بازده استاندارد پره    F
ضریب بازدهی کلکتور    F^'
ضریب جریان کلکتور    F^''
ضریب دفع حرارت کلکتور    F_R
انرژی دریافتی (J)    Q_u
دبی حرارتی- نرخ انتقال حرارت (W)    Q ̇
مساحت کلکتور ( m2)    A_c
تشعشع کلی خورشیدی روی سطح دهانه (W/m2)    G
بازده حرارتی (%)    η
ظرفیت ویژه گرمایی    C_p
دبی جرمی- نرخ انتقال جرم (kg/s)    m ̇
ضریب انتقال حرارت باد    h_w
تعداد شیشه‌های محافظ کلکتور    N
ضریب نشر صفحه جاذب    ε_p
ضریب نشر شیشه    ε_g
فاصله بین رایزها    w
ضریب انتقال حرارت جوش    C_b
ضریب انتقال گرما بین سیال و جدار لوله    h_fi
ضریب جذب صفحه جاذب    α
ضریب عبور شیشه    τ
    
  
 
چکیده:
هدف از این تحقیق مقایسه تحلیل تئوری و نتایج تجربی حاصل از تست عملی بر روی یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت، با توجه به شرایط آب و هوایی شهر تهران می‌باشد. به این منظور ابتدا یک کلکتور صفحه تخت از نظر ساختمان، بازده و سایر پارامترها بر طبق روابط انتقال حرارت به‌صورت تئوری مدل شده، پس از آن با استفاده از یک سیستم آب‌گرم‌کن خورشیدی و استفاده از یک کلکتور صفحه تخت به عنوان جاذب انرژی خورشید، داده‌های مورد نیاز به طور تجربی استخراج شده‌اند.  
سیستم آب‌گرم‌کن خورشیدی مورد آزمایش که در مرکز تحقیقات انرژی خورشیدی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب مستقر است، و بر اساس استاندارد ISO 9806-1 مدل شده‌است، از یک کلکتور صفحه تخت و یک مخزن ذخیره تشکیل شده‌است. کلکتور شامل دو هدر افقی به قطر داخلی mm12 و 12 عدد رایزر عمودی می‌باشد که به‌صورت موازی قرار گرفته‌اند. صفحات جاذب از فین های مجزا تشکیل شده‌اند. جنس فین ها از آلومینیوم بوده و از شیشه معمولی به ضخامت mm4 به عنوان پوشش صفحه جاذب برای جلوگیری از اتلافات جابجایی و تابشی استفاده شده‌است. از آن‌جایی که آزمون‌ها در فصل تابستان انجام  شده‌است و دمای هوا در هنگام شب به گونه‌ای نیست که باعث یخ‌زدگی آب داخل کلکتور شود، به این جهت تنها از آب (بدون ضد یخ) به عنوان سیال انتقال حرارت استفاده شده‌است. هم‌چنین دمای محیط، میزان تابش روی سطح کلکتور صفحه تخت و سرعت باد محوطه مورد آزمایش توسط یک دستگاه ثبت کننده اطلاعات ثبت شده‌اند.
بازده و انرژی مفید کسب شده توسط کلکتور به‌صورت تجربی با مقادیر حاصل از مدل تئوری مقایسه شده و بر طبق نتایج به‌دست آمده مدل تجربی با مدل تئوری مطابقت خوبی دارد. آزمایشات فوق با دبی‌های مختلف انجام  گرفت و با کاهش دبی سیال عبوری از کلکتور، افزایش در انرژی مفید کسب شده و بازده کلکتور مشاهده گردید. بر اساس آزمایشات انجام  شده، حداکثر بازده ممکن برای یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت زمانی حاصل می‌شود که حتی الامکان دمای آب ورودی کلکتور به دمای هوای محیط نزدیک باشد. هم‌چنین عوامل تاثیر گذار بر بازده یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت، از جمله فاصله بین رایزرها، نوع پوشش شیشه‌ای کلکتور، ضخامت عایق حرارتی، جنس عایق، نوع سیال انتقال حرارت و... مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و با توجه به مقایسه های انجام  شده می‌توان نمودار‌های مفیدی پیرامون بازده کلکتور بر اساس پارامتر‌های تاثیرگذار رسم نمود. این نمودار‌ها علاوه بر استفاده در صنعت ساخت تجهیزات خورشیدی، می‌تواند به عنوان راهنما جهت تست سایر کلکتور‌های مشابه مورد استفاده قرار گیرد.


مقدمه:
با درنظر گرفتن محدودیت منابع سوخت فسیلی و هم‌چنین با توجه به این‌که استفاده غیر اصولی از سوختهای فسیلی باعث آسیب دیدن محیط زیست می‌شود، لذا تحقیقات و کاربردهای انرژی‌های تجدید پذیر از اهمیت ویژه ای برخوردار گشته است.
مشکل محدودیت منابع انرژی، کم و بیش برای کلیه کشورها، اعم از صنعتی، توسعه یافته و یا در حال توسعه، مشترک می‌باشد. در کشورهای مختلف به‌طور میانگین بیش از نود درصد از مصارف انرژی در ارتباط با صنعت، حمل و نقل و ساختمآن‌ها  است و بین این سه بخش ساختمآن‌ها ی مسکونی و تجاری بیش از 40٪ را به خود اختصاص داده‌اند. قابل توجه است که عمده ترین مصرف انرژی در ساختمآن‌ها  در تامین گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع ساختمآن‌ها  در فصول سرد و گرم می‌باشد.
دراین میان انرژی خورشید، با توجه به این‌که انرژی کاملا پاک و عاری از هرگونه آلودگی بوده و پتانسیل آن در ایران بالا می‌باشد، از اهمیت بیشتری برخوردار است. کشور ایران در بین مدارهای 25 تا 40 درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه‌ای واقع شده که به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط جهان در بالاترین رده‌ها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین 1800 تا 2200 کیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده‌است که البته بالاتر از میزان متوسط جهانی است. در ایران به طور متوسط سالیانه بیش از 280 روزآفتابی گزارش شده‌است که بسیار قابل توجه است. از این انرژی می‌توان به طرق مختلف، مثل تولید برق، گرمایش و سرمایش، تولید آب شیرین، تامین آب‌گرم و ... استفاده نمود.
روشهای گوناگونی برای استفاده از این انرژی پاک وجود دارد، اما گرم کردن آب با استفاده از آب‌گرم‌کن‌های خورشیدی، بعنوان یکی از آسانترین و اقتصادی ترین روش‌ها شناخته شده‌است. زیرا با داشتن دانش کافی در باره تابش خورشید، براحتی و به‌صورت بسیار موثرتر می‌توان انرژی خورشید را برای گرم کردن آب مصرفی منازل و حتی کاربرهای صنعتی به‌کار برد. مهم‌ترین بخش یک سیستم آب‌گرم‌کن خورشیدی کلکتور خورشیدی می‌باشد که دارای انواع مختلف است. یکی از انواع این کلکتورها که به‌علت کارایی بالا، سهولت ساخت، عدم حضور قطعات متحرک و عدم نیاز به نگهداری، کاربرد بیشتری پیدا کرده است، کلکتور صفحه تخت می‌باشد. در این تحقیق کلکتور صفحه تخت از نظر ساختمان، بازده و سایر پارامترهای انتقال حرارت به‌صورت تئوری و تجربی بررسی شده‌است.