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

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

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 :

1- تولید آب گرم مصرفی

2- گرمایش طبیعی ساختمانها

3- گرمایش غیر طبیعی ساختمانها

4- سرمایش ساختمانها

5- پخت غذا

6- خشک کردن میوه، سبزی و ماهی

7- نمک زدائی آب دریا

8- تولید انرژی الکتریکی به طریق تبدیل مستقیم

9- 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:

1- 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.

2- 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.

3- 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.

4- 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.

نسبت بین تابش مستقیم بر روی یک صفحه شیبدار و افقی

معمولا اطلاعات و آمارها مربوط به صفحه افقی است بنابراین ما یک نبست بین تابش صفحه افقی و شیبدار بدست می آوریم تا اطلاعات مربوط به صفحه افقی را به صفحه شیبدار تبدیل کنیم.

اندازه گیری تابش بر روی صفحات افقی می تواند به صورت لحظه ای یا بصورت مقادیر انتگرال گیری شده و در یک ساعت و یا یک روز باشد. با توج هبه شکل (3-4) می توان نسبت بین تابش مستقیم بر روی سطح شیبدار G_bT و سطح افقی G_b را در هر لحظه به ترتیب محاسبه نمود.

(4-13)

(4-15)

R_b = نسبت بین تابش مستقیم بر روی صفحه شیبدار و افقی

شکل (3-4) تابش مستقیم بر روی سطوح افقی و شیبدار

بهترین مقدار زاویه سمت برای گردآورنده های خورشیدی ثابت برابر صفر می باشد.( )

بنابراین با توجه به روابط (3-6) و (3-7) می توان نوشت

(3-16)

میزان تابش خورشیدی بر روی صفحه افقی در سطح خارجی جو :

همانطور که قبلا گفته شد میزان تابش در سطح خارجی جو به مقدار بسیار ناچیزی در طول سال تغییر می کند، در حالیکه میزان تابش در روی زمین بستگی به عوامل متعددی دارد. میزان تابش کاملا نظری عبارت است از تابشی که در صورت فقدان جو به زمین می رسد یعنی در حقیقت با میزان تابش خورشید در سطح خارجی جو برابر می باشد.

با استفاده از رابطه زیر می توان میزان تابش انرژی خورشیدی بر روی یک صفحه در سطح خارجی جو در هر لحظه بدست آورد.

(3-17)

مقدار را می توان در حالت کلی از رابطه (3-4) بدست آورد. چنانچه صفحه افقی باشد به تبدیل می شود که باز مقدار آن از رابطه (3-6) بدست می آید رابطه بالا را می توان بصورت زیر نوشت :

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)............................................................................ 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

خرید فایل

لینک منبع :بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن

پایان نامه مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی ... www.payanname.net/پایان-نامه-مطالعه-انواع-آب-گرم-کن-های-خ/‎Cached Similarپایان نامه مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن. ارسال شده در رشته برق و ... نتایج و بررسی سیستم های خورشیدی متناسب با ایران … پایان نامه مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی ... mihandocs.com/3662-پایان-نامه-مطالعه-انواع-آب-گرم-کن-های-خورشیدی-موجود-در-ایران-و-طراحی-بهینه-آن.html‎Cached6 سپتامبر 2015 ... بررسی شرایط جوی، سیستم های مختلف طراحی آبگرم کن های خورشیدی، ..... با موضوع مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن ... کاملترین فایل پایان نامه بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی ... 8r7sdd.prodownload.site/‎Cachedکاملترین فایل پایان نامه بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن. بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران saladgoje.rozblog.com/.../بررسی-مطالعه-انواع-آب-گرم-کن-های-خورشیدی-موجود-در-ایران.html‎Cached8 نوامبر 2016 ... محتوای این بخش : پایان نامه مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن 147 صفحه ... نتایج و بررسی سیستم های خورشیدی ... مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن maghalenab.rozblog.com/.../-مطالعه-انواع-آب-گرم-کن-های-خورشیدی-موجود-در-ایران-و-طراحی-بهینه-آن-.html‎Cachedمطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن دسته: مکانیک بازدید: 1 بارفرمت فایل: docx حجم فایل: 30070 کیلوبایت تعداد صفحات…, مطالعه ... دانلود تحقیق در مورد مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و ... maagkkmdiran-t.lel.ir/‎Cached21 آگوست 2016 ... پایان نامه مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن ۱۴۴ص … فصل ۲ : بررسی آبگرمکن های خورشیدی… …. بدست آوردن انرژی ... برترین پکیج پایان نامه بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی ... tmaghalec.ir/?p=464‎Cached23 ا کتبر 2016 ... شما به صفحه اختصاصی پایان نامه بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن وارد شده اید.برای مشاهده توضیحات کامل ... دانلود فایل ( پایان نامه بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود ... www.sarvoptdl.ir/file6929.html‎Cached26 جولای 2016 ... شما به صفحه اختصاصی پایان نامه بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن وارد شده اید.برای مشاهده توضیحات کامل ... بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن https://selzir.com/.../16560179-بررسی-مطالعه-انواع-آب-گرم-کن-های-خورشیدی-موجود-در-ایران-و-طراحی-بهینه‎Cachedبررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن محدوده قیمت از 5000 تومان از فروشگاه فروش محصولات دانلودی و بازاریابی فایل سِرو,cero.ir . مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن fkiwi2000a.saharstore.ir/page-66490.html پایان نامه مطالعه انواع اب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه ان ... استفاده های انرژی خورشیدی که در ایران کاربرد دارند به شرح زیر مورد بررسی قرار