فهرست مطالب:
10 اسلاید
اتومبیل های بادی – خورشیدی
درچند سال اخیر کمبود سوخت های فسیلی و آینده ی رو به پایان آنها باعث ایجاد طرح های زیادی شده است که در عین حال سعی در از بین بردن آلودگی که یکی از مضرات سوخت های فسیلی بوده است ، کرده اند.
همه ی طرح های موجود ، برای حفظ بیشتر محیط زیست و هوایی پاکیزه تر می کوشند زیرا که افزایش روز افزون جمعیت بعلاوه ی استفاده ی بیش از حد سوخت های فسیلی و گاه استفاده ی نابجا به وسیله ی وسایل دودزا ، باعث خرابی هوا شده است به طوری که تنفس را کم کم برای انسانها غیرممکن می نماید.
در حال حاضر گر چه دانشمندان و محققان در تمام کشورها سعی در استفاده ی بهینه از محیط زیست کرده اند .با این حال این کار بیش از حد خرج برمی دارد و برای همه امکان پذیر نیست.
13 ص
انرژی خورشیدی :
امروزه می دانیم که سرچشمه غالب شکلهای گوناگون انرژی مورد استفاده ما انرژی خورشیدی
است . منشاء سوختهای فسیلی,جریان اب ,باد,جزرومد همگی از انرژی خورشیدی مایه
می گیرند . سوختهای فسیلی رو به پایانند و استفاده از انرژی جریان اب و باد ومانند آنها
نمی توانند تمام انرژی مصرفی جهان را تامین کنند .استفاده از سوختهای هسته ای از طریق واکنشهای شکافت مواد رادیواکتیو موجود در طبیعت مخابراتی در بردارد که ادامه روز افزون
آن به مصلحت انسان نیست و مهارواکنش همجوشی هسته ای هنوز امکنپذیر نشده است . انرژی پایان ناپذیری که در اختیار داریم انرژی خورشیدی است ,اما وسایلی که تاکنون برای جمع آوری
واستفاده از انرژی خورشیدی ساخته شده است هنوز برای مصرفی ما کافی نیست واز طرف
دیگر بسیار گران تمام می شود . با وجود این دانشمندان دو راه در پیش روی دارند;یکی کنترل واکنشهای همجوشی هسته ای ودیگر یافتن راههای بهتر وارزانتر از انرژی خورشیدی است .
آینه ها و جعبه های داغ :
آیا راهی برای متمرکز کردن پرتوهای نور خورشیدی و متراکم کردن آنها در یک فضای کوچک وجود دارد؟ در چنین صورتی انرژی بیشتری به این فضای کوچک می رسد ,دما زیاد می شود
وما می توانیم از انرژی خورشیدی بیشتر استفاده کنیم .
اولین آینه های خمیده ای که برای این منظور مورد استفاده قرار گرفتند به شکل نیمکره بودند .
در این آینه ها پرتوهای کاملا به یک نقطه باز نمی تابیدند . در حدود 230 سال پیش از میلاد
ریاضیدانی یونانی به نام دوسیتئوس(Dositheus) نشان داد که آینه ای به شکل سهموی
برای باز تاباندن پرتوها به یک نقطه بهتر عمل می کند . یک سهموی به شکل نیمکره کامل نیست
اما خیلی شبیه به نبمه کوچک یک تخم مرغ است . نور خورشید بازتابیده از سطح درونی یک
سهموی در یک کانون ,در یک نقطه مشخص به هم می رسند . در واقع دما در این نقطه بسیار زیاد خواهد بود . امروزه می دانیم که اگر سهموی به طور کامل خمیده باشد وهمه را بازبتاند
15 ص
خورشید عامل و منشأ انرژی های گوناگونی است که در طبیعت موجود است از جمله: سوخت های فسیلی که در اعماق زمین ذخیره شده اند، انرژی آبشارها و باد، رشد گیاهان که بیشتر حیوانات و انسان برای بقای خود از آنها استفاده می کنند، موادآلی که قابل تبدیل به انرژی حرارتی و مکانیکی هستند، امواج دریاها، قدرت جزر ومدکه براساس جاذبه و حرکت زمین به دور خورشید و ماه حاصل می شود، اینها همه نمادهایی از انرژی خورشید هستند.
وابستگی شدید جوامع صنعتی به منابع انرژی به خصوص سوخت های نفتی و بکارگیری و مصرف بی رویه آنها، منابع عظیمی را که در قرون متمادی درلایه های زیرین زمین تشکیل شده است تخلیه می کند. با توجه به این که منابع انرژی زیرزمینی با سرعت فوق العاده ای مصرف می شوند و درآینده ای نه چندان دور چیزی از آنها باقی نخواهد ماند، نسل فعلی وظیفه دارد به آن دسته از منابع انرژی که دارای عمر و توان زیادی هستند روی آورده و دانش خود را برای بهره برداری از آنها گسترش دهد.
خورشید یکی از دو منبع مهم انرژی است که باید به آن روی آورد زیرا به فناوری های پیشرفته و پرهزینه نیاز نداشته و می تواند به عنوان یک منبع مفید و تأمین کننده انرژی در اکثر نقاط جهان به کار گرفته شود. به علاوه استفاده از آن برخلاف انرژی هسته ای، خطر واثرات نامطلوبی ازخود باقی نمی گذارد و برای کشورهای که منابع انرژی زیر زمینی ندارند، مناسب ترین راه برای دستیابی به نیرو و رشد و توسعه اقتصاد می باشد.
ایران با وجود این که یکی از کشورهای نفت خیز جهان به شمار می رود و دارای منابع عظیم گاز طبیعی نیز است، خوشبختانه به علت شدت تابش خورشید در بیشتر مناطق کشور، اجرای طرح های خورشیدی الزامی و امکان استفاده از انرژی خورشید درشهرها و شصت هزار روستای پراکنده درسطح کشور، می تواند صرفه جویی مهمی درمصرف نفت وگاز را به همراه داشته باشد.
فناوری ساده، آلوده نشدن هوا و محیط زیست و از همه مهم تر ذخیره شدن سوخت های فسیلی برای آیندگان، یا تبدیل آنها به مواد و مصنوعات پرارزش با استفاده از تکنیک پتروشیمی از عمده دلایلی هستند که لزوم استفاده از انرژی خورشید را برای کشور آشکار می سازد.
درعصر حاضر، از انرژی خورشیدی توسط سیستم های مختلف و برای مقاصد متفاوت استفاده و بهره گیری می شود که اهم آنها عبارتند از:
1- سیستم های فتوبیولوژیک: تغییراتی که درحیات و زیست گیاهان وجانداران به وسیله نور خورشید و فتوسنتز ایجاد می شود، فرآیند تجزیه کود حیوانات و استفاده از گاز آن.
2- سیستم های فتوشیمیایی: تغییرات شیمیایی دراثر نورخورشید، الکترولیزهای نوری، سلول های فتوولتائیک الکتروشیمی، تأسیسات تهیه هیدروژن.
3- سیستم های فتولتائیک: تبدیل انرژی خورشید به انرژی الکتریکی، سلول های خورشیدی.
4- سیستم های حرارتی و برودتی: شامل سیستم های تهیه آبگرم، گرمایش و سرمایش ساخت ها، تهیه آب شیرین، سیستم های انتقال و پمپاژ، سیستم های تولید فضای سبز(گلخانه ها) و خشک کن ها و اجاق های خورشیدی، سیستم های سردسازی، برج های نیرو، خشک کن های خورشیدی، نیروگاه های خورشیدی.
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.
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