فهرست مطالب
فصل اول – مقدمه |
|
1-1 مقدمه |
2 |
1-2 اهميت بکار گيري انرژي هاي پاک و تجديد پذير در ايران |
2 |
1-3 طرح کلي نيروگاه دريافت کننده مرکزي |
3 |
1-4 مروري بر کارهاي گذشته |
4 |
1-4-1 مروري بر کارهاي گذشته در زمينه زواياي بهينه پنل هاي خورشيدي |
8 |
1-5 بيان اهداف |
9 |
فصل دوم – بيشينه کردن انرژي در کلکتورهاي خورشيدي |
|
2-1 مقدمه |
11 |
2-2 مباحث لازم از انرژي خورشيدي |
11 |
2-3 محاسبه شدت تشعشع کل دريافتي روي يک سطح |
13 |
2-4 الگوريتم ژنتيک |
18 |
2-5 داده هاي استفاده شده در مدل هاي تشعشعي |
19 |
2-6 نتايج |
21 |
2-6-1 مقادير بدست آمده براي زواياي بهينه |
21 |
2-6-2 بررسي کمي زواياي شيب بهينه |
25 |
2-6-3 بررسي بيشينه انرژي بدست آمده بر روي سطح شيبدار با استفاده از زاويه شيب بهينه |
27 |
2-6-4 ارائه مدل براي محاسبه زواياي بهينه ماهيانه، فصلي و ساليانه در ايران |
32 |
2-6-5 بررسي زواياي بهينه ساعتي و انرژي رسيده در اين حالت |
34 |
2-6-6 بررسي زاويه بهينه در کلکتورهاي خورشيدي و پانل هاي فوتوولتائيک |
36 |
فصل سوم – نيروگاه هاي گرمايي – خورشيدي |
|
3-1 مقدمه |
40 |
3-2 معرفي اجمالي نيروگاه هاي گرمايي – خورشيدي |
40 |
3- 2- 1 نيروگاه سهموي با تمرکز خطي |
41 |
3-2-2 نيروگاه سهموي با تمرکز نقطه اي |
41 |
3-2-3 نيروگاه دريافت کننده مرکزي يا برج توان خورشيدي |
41 |
3-3 اجزا مختلف يك نيروگاه دريافت کننده مرکزي |
43 |
3-3-1 هليواستات‌ها |
43 |
3-3-2 ميدان هليواستات |
46 |
3-3-3 اثر زاويه‌اي يا كسينوسي |
47 |
3-3-4 اثر سايه |
48 |
3-3-5 اثر انسداد |
49 |
3-3-6 پراکندگي جوي يا تضعيف شدن |
50 |
3-3-7 اثر منعکس کننده |
50 |
3-3-8 كنترل هليواستات‌ها |
50 |
3-3-9 دريافت‌كننده |
52 |
3-3-10 سيال حامل حرارت |
53 |
3-3-11 سيستم ذخيره حرارتي |
54 |
3-4 دلايل مفيد بودن نيروگاه هاي خورشيدي در ايران |
55 |
3-5 چشم‌انداز آينده |
55 |
فصل چهارم – طراحي نيروگاه دريافت کننده مرکزي |
|
4-1 مقدمه |
57 |
4-2 محاسبه زواياي مشخصه هليواستات ها |
57 |
4-3 مراحل طراحي ميدان هليواستات در يک نيروگاه دريافت کننده مرکزي |
60 |
4-3-1 يافتن مکان هليواستات ها در يک نيروگاه دريافت کننده مرکزي |
61 |
4-3-2 يافتن ضريب انسداد |
62 |
4-3-3 پيداکردن بازده هليواستات ها |
67 |
4-3- 4 پيداکردن شار حرارتي توليدي توسط ميدان هليواستات ها برروي دريافت کننده مرکزي |
68 |
فصل پنجم – نتايج حاصل از طراحي نيروگاه دريافت کننده مرکزي |
|
5-1 مقدمه |
71 |
5-2 بررسي زواياي شيب و سمت الرأس هليواستات ها در هر لحظه و هر مکان |
71 |
5-3 طراحي چيدمان هليواستات ها در ميدان يک نيروگاه دريافت کننده مرکزي |
75 |
5-3-1 بررسي صحت کد نوشته شده در اين پايان نامه |
76 |
5-3-2 طراحي ميدان هليواستات براي شهر کرمان |
80 |
5-3-3 طراحي ميدان براي نيروگاهي با توان ثابت |
81 |
5-3-4 بررسي تأثير پارامترهاي موثر بر بازده ميدان |
85 |
5-4 بهينه سازي ميدان هليواستات با استفاده از الگوريتم ژنتيک |
86 |
5-5 نتيجه گيري |
91 |
5-6 پيشنهادات |
93 |
فهرست منابع |
94 |
مقالات مستخرج از پايان نامه |
100 |
فهرست جدول ها |
|
فصل دوم |
|
جدول 2-1 مقادير انرژي تشعشعي کل متوسط روزانه در هر ماه روي يک سطح افقي در شهرهاي کرمان، بيرجند، شيراز، يزد، طبس و زاهدان |
20 |
جدول 2-2 مقادير زاويه بهينه شيب سطح براي ماه هاي مختلف سال با استفاده از مدل |
26 |
جدول 2-3 مقادير زاويه بهينه شيب سطح براي فصول مختلف سال و کل سال با استفاده از مدل |
27 |
جدول 2-4 انرژي دريافتي از سطح صاف و کلکتورهاي A, B, C, D در کل طول سال و انرژي دريافتي روي سطح شيبدار در مقايسه با سطح افق و همچنين در مقايسه با سطح با زاويه شيب بهينه ساليانه در شهر شيراز |
28 |
جدول 2-5 انرژي دريافتي از سطح صاف و کلکتورهاي A, B, C, D در کل طول سال و انرژي دريافتي روي سطح شيبدار در مقايسه با سطح افق و همچنين در مقايسه با سطح با زاويه شيب بهينه ساليانه در شهر يزد |
28 |
جدول 2-6 معادلات بدست آمده براي ماه هاي مختلف سال براي کشور ايران |
32 |
جدول 2-7 مقايسه نتايج بدست آمده از معادلات حاضر با معادلات نيجيگرودوف [21] |
33 |
جدول 2-8 معادلات بدست آمده براي فصول مختلف سال و کل سال براي کشور ايران |
34 |
جدول 2-9 زواياي بهينه ساعتي براي 1 روز از هر ماه |
35 |
جدول 2-10 مقادير زاويه شيب بهينه در حالات مختلف با استفاده از مدل |
37 |
جدول 2-11 انرژي رسيده به سطح شيبدارقرار گرفته در زواياي بهينه مختلف در حالات مختلف |
37 |
جدول 2-12 انرژي رسيده به سطح شيبدار(%) قرار گرفته در زواياي بهينه مختلف در حالات مختلف در مقايسه با حالت ساليانه |
38 |
فصل پنجم |
|
جدول 5-1 پارامترهاي بکار برده شده در مرجع [2] |
76 |
جدول 5-2 بازه هاي تعريف شده براي متغير هاي بهينه يابي |
87 |
جدول 5-3 مقادير بهينه و مقدار بيشينه تابع هدف در الگوريتم ژنتيک |
89 |
جدول 5-4 تفاوت دو چيدمان بهينه انجام شده در اشکال 5-18 و 5-19 |
91 |
فهرست شکل ها
فصل اول |
|
شکل 1-1 نمونه اي از يک نيروگاه دريافت کننده مرکزي با چندين برج [1] |
3 |
شکل 1-2 نمودار ساده اي از نيروگاه دريافت کننده مرکزي [3] |
4 |
شکل 1-3 نماهايي از نيروگاه سولارتو در امريکا [10] |
6 |
فصل دوم |
|
شکل 2-1 نمايي کلي از يک کلکتور خورشيدي |
11 |
شکل 2-2 زواياي مشخص کننده جهت و وضعيت صفحه و نيز زواياي مشخص کننده موقعت خورشيد [19] |
12 |
شکل 2-3 زواياي اصلي عرض خغرافيايي، ساعت و ميل [32] |
13 |
شکل 2-4 الف) نمودار الگوريتم ژنتيک ب) نمودار مربوط به بهينه سازي انرژي رسيده به پانل خورشيدي |
19 |
شکل 2-5 زاويه بهينه سمت الرأس براي روزها ي مختلف سال بر اساس ميانگين ماهيانه مقادير روزانه و ميانگين روزانه شدت تشعشع خورشيدي براي شهر کرمان |
22 |
شکل 2-6 زاويه بهينه سمت الرأس براي روزهاي مختلف سال بر اساس ميانگين ماهيانه مقادير روزانه و ميانگين روزانه شدت تشعشع خورشيدي براي شهر کرج |
22 |
شکل 2-7 زاويه بهينه شيب سطح براي ماه هاي مختلف سال با استفاده از مدل هاي مختلف براي شهر کرمان |
23 |
شکل 2-8 زاويه بهينه شيب سطح براي روز هاي مختلف سال با استفاده از مدل هاي مختلف براي شهر کرمان |
24 |
شکل 2-9 زاويه بهينه شيب سطح براي ماه هاي مختلف سال با استفاده از مدل هاي مختلف براي شهر شيراز |
24 |
شکل 2-11 مقادير انرژي تشعشعي کل متوسط روزانه رسيده به يک سطح شيب دار بر حسب زواياي سمت الرأس مختلف براي زواياي مختلف شيب در ماه سپتامبر براي شهر کرمان |
29 |
شکل 2-12 مقادير انرژي تشعشعي کل متوسط روزانه رسيده به سطح شيب دار بر حسب زواياي سمت الرأس مختلف براي چندين زاويه شيب در ماه ژانويه براي شهر کرمان |
30 |
شکل 2-13 انرژي رسيده به کلکتور B در شهرهاي مختلف ايران |
30 |
شکل 2-14 نقشه کانتوري انرژي دريافتي کلکتورهاي خورشيدي با زاويه شيب بهينه ماهيانه براي کل سال |
31 |
شکل 2-15روش بدست آوردن معادله زاويه بهينه مربوط به ماه ژانويه |
33 |
شکل 2-16 انرژي دريافتي از کلکتور E در مقايسه با کلکتور A |
36 |
فصل سوم |
|
شکل 3-1 انواع نيروگاه هاي گرمايي خورشيدي [37] |
40 |
شکل 3-2 طرح کلي يک نيروگاه دريافت کننده مرکزي [37] |
43 |
شکل 3-3 دنبال کردن خورشيد توسط هليواستات ها [14] |
44 |
شکل 3-4 نماي کلي از يک هليواستات [32] |
45 |
شکل 3-5 ميدان هليواستات با هليواستات هايي واقع در شمال و جنوب برج [37] |
47 |
شکل 3-6 اثر کسينوسي در يک ميدان هليواستات [32] |
48 |
شکل 3-7 سايه اندازي و انسداد در ميدان جمع کننده انرژي خورشيدي [32] |
49 |
فصل چهارم |
|
شکل 4-1 دستگاه مختصات اصلي [14] |
57 |
شکل 4-2 بردارهاي مورد استفاده جهت يافتن زواياي هليواستات ها [14] |
58 |
شکل 4-3 ميدان هليواستات با آرايش شعاعي يک در ميان [11] |
60 |
شکل 4-4 زواياي مشخصه هليواستات به کار برده شده در طراحي ميدان |
61 |
شکل 4-5 بدست آوردن تصوير نقاط هليواستات جلو بر روي هليواستات عقب [11] |
62 |
شکل 4-6 نمايي از دواير هليواستات ها داراي قطر مشخصه |
64 |
شکل 4-7 ميزان انسداد يک هليواستات بر روي هليواستات هاي مقابل [11] |
65 |
فصل پنجم |
|
شکل 5-1 نمودار زاويه شيب بر حسب ساعت روز براي موقعيت هاي مختلف هليواستات :1) نتايج حاصل از اين پايان نامه 2) نتايج مرجع [8] |
72 |
شکل 5-2 نمودار زاويه سمت الرأس بر حسب ساعت روز براي موقعيت هاي مختلف هليواستات :1) نتايج حاصل از اين پايان نامه 2) نتايج مرجع [8] |
73 |
شکل 5-3 نمودار زاويه شيب بر حسب ساعت روز براي موقعيت هاي ثابت در شمال و جنوب برج |
74 |
شکل 5-4 نمودار زاويه سمت بر حسب ساعت روز براي موقعيت هاي ثابت در شمال و جنوب برج |
74 |
شکل 5-5 نمودار زاويه برخورد بر حسب ساعت روز براي موقعيت هاي ثابت در شمال و جنوب برج |
75 |
شکل 5-6 چيدمان هليواستات ها در ميدان توسط کولادو و کار حاضر |
78 |
شکل 5-7 چيدمان هليواستات در ميدان براي شهر کرمان براي نقطه اعتدال بهاري |
79 |
شکل 5-8 نمونه اي از نيروگاه دريافت کننده مرکزي در نيم کره شمالي [58] |
80 |
شکل 5-9 چيدمان هليواستات ها در ميدان براي شهر کرمان براي نقطه تحويل تابستاني |
81 |
شکل 5-10 چيدمان هليواستات با بازده بيش از 90% در ميدان براي شهر کرمان |
82 |
شکل 5-11 چيدمان هليواستات با بازده بيش از 90% در ميدان در شرايط شهر کرمان |
83 |
شکل5-12 نمايي ساده از نيروگاه ساخته شده در شهر اسيجا[1] در اسپانيا [57] |
83 |
شکل 5-13 تاثير ارتفاع برج و طول هليواستات بر بازده ميدان |
84 |
شکل 5-14 تاثير فاصله امن و ضريب انسداد بر بازده ميدان |
85 |
شکل 5-15 تاثير نسبت پهنا به ارتفاع بر بازده ميدان |
86 |
شکل 5-16 هزينه ي ساخت برج دريافت کننده با ارتفاع هاي مختلف [32] |
88 |
شکل 5-17 نمودار همگرايي بازده کل ميدان در الگوريتم ژنتيک |
89 |
شکل 5-18 چيدمان هليواستات ها در ميدان بر مبناي مقادير بهينه در نيروگاهی با توان 20 |
90 |
شکل 5-19 چيدمان هليواستات با استفاده از مقادير جدول5-1 در نيروگاهی با توان 20 |
90 |
فهرست علائم
شماره روز در سال ميلادي |
|
شاخص صافی هوا مربوط به تشعشع روزانه |
|
شاخص صافی هوا مربوط به تشعشع ماهيانه |
|
شاخص صافی هوا مربوط به تشعشع ساعتي |
|
ميانگين ماهيانه مقادير روزانه شدت تشعشع خورشيدي دريافتي |
|
ميانگين روزانه شدت تشعشع خورشيدي دريافتي |
|
ميانگين ماهيانه مقادير روزانه شدت تشعشع خورشيدي دريافتي کل |
|
مقادير روزانه شدت تشعشع خورشيدي دريافتي کل |
|
ميانگين ماهيانه مقادير روزانه شدت تشعشع خورشيدي دريافتي مستقيم |
|
ميانگين ماهيانه مقادير روزانه شدت تشعشع خورشيدي پخشي |
|
ميانگين روزانه شدت تشعشع خورشيدي پخشي |
|
ميانگين ماهيانه مقادير روزانه شدت تشعشع خورشيدي انعکاسي اززمين |
|
ميانگين ماهيانه مقادير روزانه تشعشع خورشيد خارج از جو |
|
ميانگين روزانه تشعشع خورشيد خارج از جو |
|
مقادير ساعتي تشعشع خورشيد |
|
مقادير ساعتي تشعشع پخشي خورشيد |
|
مقادير ساعتي تشعشع مستقيم خورشيد |
|
مقادير ساعتي تشعشع خورشيد خارج از جو |
|
بردار يکه تابش خورشيد |
|
بردار يکه متصل کننده مرکز هليواستات و دريافت کننده |
|
بردار نرمال سطح هليواستات |
|
مختصه x مرکز هليواستات |
X |
مختصه y مرکز هليواستات |
Y |
مختصه z مرکز هليواستات |
Z |
ارتفاع برج دريافت کننده |
|
انرژی تشعشعي در واحد سطح آينه |
|
انرژی تشعشعي در واحد سطح عمود بر جهت تابش |
|
ضريب انسداد |
|
فاصله بين رديف هاي هليواستات ها |
|
ارتفاع هليواستات |
|
عرض هليواستات |
|
مختصات نقطه اي روي هليواستات |
u1,v1 |
مختصات تصوير نقطه ي u1,v1 |
u,v |
فاصله بين دو نقطه (u,v) و (u1,v1) |
|
برداري که مبدا آن مرکز بردار منعکس کننده و پايان آن مرکز هليواستات جلويي مي باشد |
|
بردارهاي واحد مشخص کننده جهت هليواستات |
|
اختلاف بين مختصه Z مرکز دو هليواستات |
|
قطر مشخصه هر هليواستات |
|
قطر هر هليواستات |
|
نسبت ارتفاع به عرض |
|
عرض سايه |
|
طول سايه |
|
کوچکترين فاصله شعاعي ممکن |
|
شعاع هر ناحيه |
|
کوچکترين شعاع ميدان |
|
ضريب پراکندگي جوي يا تضعيف شدن |
|
فاصله هليواستات تا دريافت کننده |
|
ضريب اسپيليج |
|
مساحت هليواستات |
|
شار حرارتي توليد شده در يک هليواستات |
|
ضريب سايه- انسداد |
|
شار تشعشع خورشيد بر حسب |
|
شدت تابش کل يک هليواستات |
|
شدت تابش حرارتي کل هليواستات ها |
|
شدت تابش کل حرارتي جذب شده در دريافت کننده |
|
شدت حرارت تلف شده از طريق انتقال حرارت جابجايي |
|
مساحت دريافت کننده |
|
ضريب انتقال حرارت ترکيبي جابه جايي آزاد- اجباري |
|
ضريب انتقال حرارت جابه جايي اجباري |
|
ضريب انتقال حرارت جابه جايي آزاد |
|
توان حرارتي اتلافي از طريق تشعشع |
|
مساحت دريچه دريافت کننده |
|
فهرست علائم يوناني |
|
زاويه شيب (°) |
|
زاويه شيب روزانه (°) |
|
زاويه شيب ماهيانه (°) |
|
زاويه شيب فصلي (°) |
|
زاويه شيب ساليانه (°) |
|
زاويه سمت الراس (°) |
|
زاويه سمت الراس بهينه (°) |
|
زاويه سمت الرأس خورشيد (°) |
|
زاويه ارتفاع خورشيد (°) |
|
زاويه سمت خورشيد (°) |
|
زاويه عرض جغرافيايي (°) |
|
زاويه ساعت (°) |
|
زاويه ميل (°) |
|
زاويه ساعتي غروب خورشيد (ميل خورشيد) (°) |
|
زاويه طلوع خورشيد (ميل خورشيد) (°) |
|
زاويه غروب خورشيد (ميل خورشيد) (°) |
|
ضريب انعکاس زمين |
|
زاويه برخورد اشعه خورشيد با سطح (°) |
|
زاويه برخورد اشعه خورشيد با سطح صاف (°) |
|
زاويه ي تابش (°) |
|
زاويه ي بازتابش (°) |
|
زاويه برخورد (°) |
|
زاويه ارتفاع (°) |
|
انحراف معيار شکل خورشيد بر روي صفحه دريافت کننده |
|
بازده در دسترس پذيري ميدان |
|
بازده دريافت کننده |
|
بازده تانک ذخيره |
|
تفاوت زواياي سمت الرأس دو بردار و |
|
فاصله زاويه هليواستات ها از يکديگر |
|
بازده هر هليواستات |
|
ضريب بازتاب سطح |
|
ضريب جذب دريافت کننده |
|
ضريب صدور |
|
فاصله زاويه هليواستات ها از يکديگر |
|
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.