بررسی کلکتور نفوذ پذیر بدون پوشش دو مرحله ای از دیدگاه انرژی و اگزرژی

۲

انرژی تجدید پذیر………………………………………………………………………………………….

۱-۱

۳

انرژی بادی……………………………………………………………………………………………………

۱-۱-۱

۴

انرژی زمین گرمایی………………………………………………………………………………………..

۱-۱-۲

۵

انرژی خورشیدی……………………………………………………………………………………………

۱-۱-۳

۶

کاربردهای انرژی خورشیدی……………………………………………………………………………

۱-۲

۶

استفاده از انرژی حرارتی خورشید……………………………………………………………………..

۱-۲-۱

۶

کاربردهای نیروگاهی………………………………………………………………………………………

۱-۲-۱-۱

۸

کاربردهای غیر نیروگاهی………………………………………………………………………………..

۱-۲-۱-۲

۹

آب گرم کن خورشیدی………………………………………………………………………………….

۱-۲-۱-۲-۱

۹

سرمایش و گرمایش خورشیدی………………………………………………………………………..

۱-۲-۱-۲-۲

۱۰

آب شیرین کن خورشیدی……………………………………………………………………………….

۱-۲-۱-۲-۳

۱۱

اجاق خورشیدی…………………………………………………………………………………………….

۱-۲-۱-۲-۴

۱۱

دودکش های خورشیدی…………………………………………………………………………………

۱-۲-۱-۲-۵

۱۲

سیستم های فتوولتاییک……………………………………………………………………………………

۱-۲-۱-۲-۶

۱۳

هوا گرم کن خورشیدی و انواع آن……………………………………………………………………

۱-۳

۱۴

کلکتورهای نفوذپذیر بدون پوشش……………………………………………………………………

۱-۳-۱

۱۵

کلکتور نفوذ پذیر بدون پوشش دو مرحله ای………………………………………………………

۱-۳-۲

۱۷

تحقیقات پیشین……………………………………………………………………………………………..

۱-۴

۱۹

اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………..

۱-۵

۲۱

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………..

۲-۱

۲۳

معادلات بقای انرژی………………………………………………………………………………………….

۲-۲

۲۴

معادلات تعادل انرژی برای حالت جابجایی اجباری…………………………………………………

۲-۲-۱

۲۵

معادلات تعادل مرحله ی اول………………………………………………………………………………

۲-۲-۱-۱

۲۷

معادلات تعادل مرحله ی دوم برای کلکتور نوع اول………………………………………………..

۲-۲-۱-۲

۲۹

معادلات تعادل مرحله ی دوم برای کلکتور نوع دوم………………………………………………..

۲-۲-۱-۳

۳۱

معادلات تعادل انرژی برای حالت جابجایی آزاد…………………………………………………….

۲-۲-۲

۳۲

معادلات تعادل انرژی مرحله دوم در حالت جابجایی آزاد………………………………………..

۲-۲-۲-۱

۳۲

دبی جرمی در جابجایی آزاد……………………………………………………………………………….

۲-۲-۲-۲

۳۳

ضرایب انتقال حرارت……………………………………………………………………………………….

۲-۳

۳۹

روش شبیه سازی………………………………………………………………………………………..

۳-۱

۳۹

اعتبار سنجی نتایج (جابجایی اجباری)……………………………………………………………..

۳-۲

۴۰

نتایج حاصل از جابجایی اجباری……………………………………………………………………

۳-۳

۴۳

تأثیر قطر سوراخ و گام………………………………………………………………………………..

۳-۳-۱

۴۶

تأثیر سرعت مکش………………………………………………………………………………………

۳-۳-۲

۴۷

تاثیر سرعت باد…………………………………………………………………………………………..

۳-۳-۳

۴۹

تاثیر تشعشع خورشید……………………………………………………………………………….

۳-۳-۴

۵۱

تاثیر عمق پلنوم………………………………………………………………………………………

۳-۳-۵

۵۲

تاثیر دمای هوای ورودی………………………………………………………………………….

۳-۳-۶

۵۴

نتایج حاصل از جابجایی آزاد……………………………………………………………………….

۳-۴

۵۵

تأثیر طول کلکتورنفوذ پذیر به طول کل بر دبی جرمی مکیده شده به وسیله سیستم….

۳-۴-۱

۵۵

تأثیر نسبت طول کلکتور نفوذپذیر به طول کل……………………………………………………

۳-۴-۲

۵۷

تأثیر عمق پلنوم……………………………………………………………………………………………

۳-۴-۳

۵۹

تأثیر قطر سوراخ………………………………………………………………………………………….

۳-۴-۴

۶۰

تأثیر گام …………………………………………………………………………………………………..

۳-۴-۵

۶۱

مقایسه جابجایی اجباری و آزاد………………………………………………………………………

۳-۵

۶۲

مقایسه راندمان قانون اول و دوم در دو حالت جابجایی اجباری وآزاد در تشعشع های مختلف………………………………………………………………………………………………………

۳-۵-۱

۶۳

مقایسه راندمان قانون اول و دوم در دو حالت جابجایی اجباری وآزاد در سرعت های مکش مختلف…………………………………………………………………………………………….

۳-۵-۲

۶۵

مقایسه راندمان قانون اول و دوم در دو حالت جابجایی اجباری وآزاد در دماهای ورودی مختلف…………………………………………………………………………………………..

۳-۵-۳

         فصل چهارم: نتیجه گیری کلی و پیشنهادات                                       

۶۷

۶۸

نتیجه گیری کلی…………………………………………………………………………………………..

۴-۱

۶۹

پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………

۴-۲

۷۰

فهرست منابع

مساحت پوشش (

مساحت عایق ۱ (

مساحت عایق ۲ (

مساحت کلکتور نفوذ پذیر مایل

مساحت کلکتور نفوذپذیر (

ظرفیت گرمایی ویژه هوا

( )

D

قطر سوراخ (m)

قطر هیدرولیکی (m)

عمق پلنوم (m)

قدرت فن (w)

اگزرژی گرمایی (w)

اگزرژی ورودی (w)

اگزرژی دریافتی (w)

اگرژی فن (w)

ضریب اصطکاک

g

شتاب جاذبه (m

UTC-۲stageارتفاع  کل  (m)

ارتفاع کلکتور نفوذپذیر (m)

ارتفاع پوشش (m)

ضریب انتقال حرارت جابجایی

(

ضریب انتقال حرارت جابجای بین بادو

 (   UTC

انتقال حرارت جابجایی طبیعی ضریب

 (

ضریب انتقال حرارت تشعشعی

(

ضریب انتقال حرارت جابجایی بر پایه

فرمول کاستچر ( )

تشعشع خورشید ( )

طول کلکتور نفوذپذیر مایل (m)

ضریب هدایت هوا (w

دبی جرمی ( )

عدد ناسلت

عدد ناسلت بر پایه عدد کاستچر

pitch

گام سوراخ (m)

عدد پرانتل

نسبت انرژی الکتریسیته به گرمایی

عدد رینولدز

دما (K)

دمای محیط (K)

دمای اتمسفر (K)

دمای پوشش (K)

دمای هوای روی سطح کلکتور نفوذپذیر (K)

دمای عایق ۱ (K)

دمای عایق ۲ (K)

دمای اتاق (K)

دمای آسمان (K)

دمای خورشید (K)

دمای هوای خروجی مبدل حرارتی

 کلکتور نفوذپذیر مایل (K)

دمای هوای محیط(K)

دمای هوای خروجی مبدل حرارتی

کلکتور نفوذپذیر (K)

دمای هوای خروجی پلنوم ۱ (K)

دمای هوای خروجی پلنوم ۳ (K)

دمای کلکتور نفوذپذیر مایل (K)

دمای کلکتور نفوذپذیر (K)

ضریب انتقال حرارت کلی

( )

سرعت باد (m/s)

دمای فرضی بر روی کلکتور نفوذپذیر مایل

سرعت هوا در سوراخ (m/s)

سرعت متوسط هوا در پلنوم (m/s)

سرعت مکش از کلکتور نفوذپذیر (m/s)

سرعت مکش هوا از

کلکتور نفوذپذیر مایل (m/s)

پهنای کلکتور (m)

ضریب جذب پوشش

ضریب جذب کلکتور نفوذپذیر مایل

ضریب جذب کلکتور نفوذپذیر

افت فشار کل (pa)

افت فشار ناشی از شتاب سیال (pa)

افت فشار ناشی از نیروی شناوری (pa)

افت فشار ناشی از اصطکاک (pa)

افت فشار ناشی از ورود هوا

ضریب صدور از پوشش

ضریب موثر مبدل حرارتی از کلکتور نفوذپذیر مایل

ضریب موثر مبدل حرارتی از کلکتور نفوذپذیر

ضریب صدور ازعایق ۱

ضریب صدور ازعایق ۲

ضریب صدور ازکلکتور نفوذپذیر مایل

ضریب صدور ازکلکتور نفوذپذیر

زاویه بین افق و کلکتور نفوذپذیر مایل (

فشار بدون بعد

ضریب عبور پوشش

ضریب عبور امواج با طول موج بالا از پوشش

راندمان قانون اول

راندمان قانون دوم

راندمان حرارتی معادل

راندمان فن

سرعت سینماتیک هوا ( )

چگالی هوا (kg

چگالی هوای در دمای محیط (kg

چگالی هوا در دمای هوای خروجی پلنوم ۳

 (kg

ضریب استفان بولتزمن

ضریب تخلخل کلکتور نفوذپذیر بدون پوشش

ضریب تخلخل کلکتور نفوذپذیر بدون پوشش مایل

c-amb

از پوشش به محیط

c-atm

از پوشش به اتمسفر

c-gnd

از پوشش به زمین

c-plen

از پوشش به پلنوم ۳

c-sky

از پوشش به آسمان

c-t

از پوشش به کلکتور نفوذپذیر مایل

u-amb

از کلکتور نفوذپذیربه محیط

u-atm

از کلکتور نفوذپذیربه اتمسفر

u-gnd

از کلکتور نفوذپذیربه زمین

u-ins

از کلکتور نفوذپذیربه عایق

u-sky

از کلکتور نفوذپذیربه آسمان

ins-plen

از عایق به پلنوم

t-plen

از کلکتور نفوذپذیربه پلنوم

t-ins

از کلکتور نفوذپذیربه عایق

t-s

از کلکتور نفوذپذیربه محیط اطراف

۲

آینده جهانی مصرف انرژی………………………………………………………………………………………..

شکل ۱-۱ :

۳

روند رشد انرژی های تجدید پذیر………………………………………………………………………………..

شکل۱-۲

۴

مزرعه بادی……………………………………………………………………………………………………………..

شکل ۱-۳

۵

نیروگاه زمین گرمایی…………………………………………………………………………………………………

شکل ۱-۴

۵

پمپ حرارتی زمین گرمایی………………………………………………………………………………………..

شکل ۱-۵

۶

نقشه تابش خورشید جهان…………………………………………………………………………………………..

شکل ۱-۶

۷

                                                                            نیروگاه خورشیدی هلیوستات…………

شکل ۱-۷

۷

نیروگاه خورشیدی با گیرنده بشقابی سهموی. ………………………………………………………………..

شکل۱-۸

۸

نیروگاه خورشیدی با گیرنده آینه های سهموی ناودانی…………………………………………………….

شکل۱-۹

۸

نیروگاه خورشیدی با کلکتورهای فرنل…………………………………………………………………………

شکل۱-۱۰

۹

آب گرم کن خورشیدی…………………………………………………………………………………………….

شکل۱-۱۱

۱۰

چیلر جذبی………………………………………………………………………………………………………………

شکل۱-۱۲

۱۰

آب شیرین کن خورشیدی………………………………………………………………………………………….

شکل۱-۱۳

۱۱

اجاق خورشیدی……………………………………………………………………………………………………….

شکل۱-۱۴

۱۲

دودکش خورشیدی…………………………………………………………………………………………………..

شکل۱-۱۵

۱۳

پنل خورشیدی…………………………………………………………………………………………………………

شکل۱-۱۶

۱۴

هوا گرم کن خورشیدی…………………………………………………………………………………………….

شکل۱-۱۷

۱۵

کلکتور نفوذ پذیر بدون پوشش……………………………………………………………………………………

شکل۱-۱۸

۱۵

کلکتور نفوذ پذیر بدون پوشش……………………………………………………………………………………

شکل۱-۱۹

۱۶

کلکتور نفوذپذیر بدون پوشش دو مرحله ای………………………………………………………………….

شکل۱-۲۰

۱۶

کلکتور نفوذپذیر بدون پوشش دو مرحله ای………………………………………………………………….

شکل۱-۲۱

۲۲

کلکتور نفوذپذیر بدون پوشش دو مرحله ای نوع اول………………………………………………

شکل۲-۱

۲۲

کلکتور نفوذپذیر بدون پوشش دو مرحله ای نوع دوم……………………………………………..

شکل۲-۲

۲۳

کلکتور نفوذپذیر بدون پوشش دو مرحله ای در حالت جابجایی آزاد…………………………

شکل۲-۳

۲۴

جریان انرژی کل سیستم در جابجایی اجباری………………………………………………………..

شکل۲-۴

۳۱

جریان انرژی کل سیستم در جابجایی آزاد…………………………………………………………….

شکل۲-۵

۴۰

مقایسه نتایج تجربی با کار حاضر…………………………………………………………………………

شکل ۳-۱

۴۲

راندمان قانون اول در کلکتورهای نفوذپذیر بدون پوشش دو مرحله ای……………………….

شکل ۳-۲

۴۴

راندمان حرارتی معادل در قطر سوراخ های مختلف…………………………………………………

شکل ۳-۳

۴۴

راندمان حرارتی معادل در گام ها ی مختلف ………………………………………………………

شکل۳-۴

۴۵

راندمان قانون دوم در قطر سوراخ های مختلف………………………………………………………

شکل۳-۵

۴۵

راندمان قانون دوم در گام های مختلف…………………………………………………………………

شکل۳-۶

۴۶

راندمان  حرارتی معادلدر سرعت های مکش مختلف……………………………………………..

شکل۳-۷

۴۷

راندمان قانون دوم در سرعت های مکش مختلف……………………………………………………

شکل۳-۸

۴۸

راندمان  حرارتی معادلدر سرعت های باد مختلف………………………………………………….

شکل۳-۹

۴۸

راندمان قانون دوم در سرعت های باد مختلف………………………………………………………..

شکل۳-۱۰

۵۰

راندمان  حرارتی معادلدر شدت تشعشع های مختلف……………………………………………..

شکل۳-۱۱

۵۰

راندمان قانون دوم در شدت تشعشع های مختلف……………………………………………………

شکل۳-۱۲

۵۱

راندمان  حرارتی معادلدر عمق پلنوم های مختلف………………………………………………….

شکل۳-۱۳

۵۲

راندمان قانون دوم در قطر پلنوم های مختلف………………………………………………………….

شکل۳-۱۴

۵۳

راندمان  حرارتی معادلدر دماهای ورودی مختلف………………………………………………….

شکل۳-۱۵

۵۳

راندمان قانون دوم در دماهای ورودی مختلف……………………………………………………….

شکل۳-۱۶

۵۵

راندمان قانون اول در نسبت طول های مختلف برای جابجایی آزاد……………………………..

شکل۳-۱۷

۵۶

راندمان قانون دوم در نسبت طول های مختلف برای جابجایی آزاد…………………………….

شکل۳-۱۸

۵۷

دبی جرمی مکیده شده در نسبت طول های مختلف برای جابجایی آزاد………………………

شکل۳-۱۹

۵۸

تاثیر قطر پلنوم بر راندمان قانون اول برای جابجایی آزاد……………………………………………

شکل۳-۲۰

۵۸

تاثیر قطر پلنوم بر راندمان قانون دوم برای جابجایی آزاد…………………………………………..

شکل۳-۲۱

۵۹

تاثیر قطرسوراخ بر راندمان قانون اول برای جابجایی آزاد…………………………………………

شکل۳-۲۲

۶۰

تاثیر قطرسوراخ بر راندمان قانون دوم برای جابجایی آزاد…………………………………………

شکل۳-۲۳

۶۱

تاثیر گام بر راندمان قانون اول برای جابجایی آزاد…………………………………………………..

شکل۳-۲۴

۶۱

تاثیر گام بر راندمان قانوندوم برای جابجایی آزاد…………………………………………………….

شکل۳-۲۵

۶۲

مقایسه راندمان قانون دوم در دو حالت جابجایی اجباری وآزاد در تشعشع های مختلف….

شکل۳-۲۶

۶۳

مقایسه راندمان قانون اول در دو حالت جابجایی اجباری وآزاد در تشعشع های مختلف….

شکل۳-۲۷

    ۶۴

مقایسه راندمان قانون دوم در دو حالت جابجایی اجباری وآزاد درسرعت های مکش مختلف………………………………………. ………………………………………………………………..

شکل۳-۲۸

۶۵

مقایسه راندمان قانون اول در دو حالت جابجایی اجباری وآزاد درسرعت های مکش مختلف………………………………………. …………………………………………………………………

شکل۳-۲۹

۶۵

مقایسه راندمان قانون دوم در دو حالت جابجایی اجباری وآزاد دردماهای ورودی مختلف………………………………………. …………………………………………………………………

شکل۳-۳۰

۶۶

مقایسه راندمان قانون اول در دو حالت جابجایی اجباری وآزاد دردماهای ورودی مختلف……………………………………………………………………………………………………………

شکل۳-۳۱

۴۰

شرایط به کار رفته در اعتبارسنجی………………………………………………………………………

جدول ۳-۱

۴۲

پارامترهای ثابت در جابجایی اجباری…………………………………………………………………

جدول ۳-۲

۵۴

پارامترهای ثابت در جابجایی آزاد……………………………………………………………………..

جدول ۳-۳