پایان نامه مطالعه انواع آبگرمکن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن

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 مصرفیگرمایش طبیعی ساختمانهاگرمایش غیر طبیعی ساختمانهاسرمایش ساختمانهاپخت غذاخشک کردن میوه، سبزی و ماهینمک زدائی آب دریاتولید انرژی الکتریکی به طریق تبدیل مستقیمتولید 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.

تعداد صفحات 137 word

فهرست مطالب

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)

سیستم Drainout (Drain down ) 

سیستم Drainback With Air Compressor.

سیستم Drainback with liquid level control.

سیستم Thermosyphon with electrically  protected collecrtor

سیستم Drainout Thermosyphon.

سیستم Breadbox (batch 26

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

سیستم External Heat Exchanger.....

سیستم Darinback with load- side heat exchanger

سیستم Drainback with Collector – Side Heat Exchanger..

سیستم Two – phase – Thermosyphon.

سیستم One Phase Thermosyphon......

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 ............................................................... 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