عبداله ریاحی، کاظم آتشکاری، جواد محمودی‌مهر،
دوره ۱۹، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۷ )
چکیده
دریافت‌کننده خورشیدی که در مرکز کانونی سیستم‌های متمرکزکننده خورشیدی قرار دارد عموماً شار تابشی شدیدی را تحمل می‌کند. تمرکز نامتقارن پرتوهای خورشیدی باعث میشود شار حرارتی روی قسمت‌های مختلف دریافت‌کننده بهصورت یکنواخت توزیع نشود. این توزیع نامتقارن منجر به تنش‌های حرارتی در دریافت‌کننده میشود که روی عملکرد آن تاثیر منفی گذاشته و طول عمر مفید آن را کاهش میدهد. از این رو کاهش توزیع غیریکنواخت شار تابشی روی قسمت‌های مختلف دریافت‌کننده از جمله لوله‌های داخل آن امری ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی توزیع شار متمرکز خورشیدی روی لوله‌های گرافیتی داخل یک راکتور خورشیدی ۵۰کیلوواتی است که قبلاً برای تجزیه حرارتی متان طراحی شده و در یک کوره خورشیدی آزمایش شده است. در این مطالعه با استفاده از روش رهگیری اشعه مونت‌کارلو توان خورشیدی جذب‌شده توسط قسمت‌های مختلف این راکتور محاسبه شده و تاثیر ضریب جذب دیواره‌های راکتور و سایز روزنه ورودی روی میزان و توزیع توان جذب‌شده توسط لوله‌های داخل راکتور بررسی شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان میدهد که روزنه ورودی ۱۶سانتیمتری بیشترین جذب توان را داشته و منجر به توزیع شار خورشیدی یکنواخت‌تری میشود. جایگزین‌کردن دیواره‌های منعکس‌کننده به‌جای دیواره‌های جاذب نیز توان بیشتری توسط لوله‌ها جذب‌شده و توزیع شار بهتری را باعث میشود.
بهنام سنجری، مسعود ایرانمنش،
دوره ۱۹، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۸ )
چکیده
بخش صنعت همواره به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کننده‌های انرژی در هر کشور شناخته میشود که علاوه بر پُرمصرف‌بودن این بخش، مقدار قابل توجهی از انرژی به‌دلیل استفاده ناکارآمد و تجهیزات قدیمی تلف میشود. به‌کارگیری سیستم‌های تولید همزمان قدرت و حرارت، همواره به‌عنوان یکی از بهترین راه‌‌حل‌ها برای کاهش مصرف و افزایش بهره‌وری انرژی مورد توجه قرار داشته است. در این مقاله به بررسی فنی و اقتصادی استفاده از سیستم‌های تولید همزمان قدرت و حرارت در تعدادی از صنایع پُرمصرف منتخب با درنظرگرفتن رویکرد‌های مختلف پرداخته شده که براساس آنها ظرفیت الکتریکی سیستم طراحی شده است. در این بررسی پارامترهای مختلفی از جمله نوع محرک اولیه سیستم (توربین گاز یا موتور رفت و برگشتی)، نوع سوخت مصرفی (گاز طبیعی و گازوییل) و با درنظرگرفتن قیمت فروش تضمینی برق به شبکه سراسری در صنایع مختلف برای تامین نیاز الکتریکی و حرارتی پرداخته شده است. نهایتاً پس از تعیین ظرفیت سیستم تولید همزمان برای کارخانه‌های منتخب، با استفاده از نرم‌افزار‌های MATLAB و Excel بهصورت کوپل‌شده به بررسی شاخص‌های مهم اقتصادی استفاده از این سیستم‌ها در صنعت از جمله ارزش خالص فعلی، دوره بازگشت سرمایه (تنزیل نشده) و هزینه ترازشده برق پرداخته شده است. بررسی‌های انجام‌شده نشان داد که در تمام رویکرد‌ها، استفاده از موتور رفت و برگشتی به‌عنوان محرک اولیه با سوخت گاز طبیعی نتایج رضایت‌بخشی به‌دنبال دارد.
محمدجواد رحیمی، محمد حسین حامدی، مجید عمیدپور،
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
مقاله حاضر حاوی نتایج بررسی ترمودینامیک و اقتصادی استفاده از گاز سنتز حاصل از راکتور گازی‌ساز زیست‌توده به‌جای گاز طبیعی، در یک نیروگاه تولید همزمان است. ابتدا تحلیل سیستم موجود در کارخانه پارس‌خودرو که با گاز طبیعی تغذیه میشود، صورت پذیرفت و در ادامه به‌کارگیری گازی‌ساز در راستای تولید گاز سنتزی برای جایگزینی گاز طبیعی بررسی میشود. نتایج تحلیل ترمودینامیک نشان میدهد که افزایش درصد رطوبت سوخت زیست‌توده اثر جزئی روی درصد CH۴ و N۲ در گاز سنتزی داشته است، اما اثر کاهشی نسبتاً شدیدی بر درصد CO و CO۲ و همچنین ارزش حرارتی پایین دارد. با به‌کارگیری راکتور گازی‌ساز، به میزان ۴۴۶۸۳۱۶متر مکعب در سال صرفه‌جویی در مصرف گاز طبیعی ایجاد میشود. نتایج تحلیل اقتصادی مبین این مطلب است که به‌ازای قیمت گاز طبیعی ۷۰۰ریال بر متر مکعب، قیمت خرید برق ۶۵۰ریال بر کیلووات ساعت، تعداد سال‌های عملکرد ۷سال و نرخ سود ۷%، ارزش خالص حال حاضر در مرز صفر است و سرمایه‌گذاری در مرز توجیه‌پذیری اقتصادی خواهد بود. اما درصورت بالاتربودن نرخ سود، کمتربودن نرخ خرید گاز طبیعی یا کمتربودن قیمت خرید برق، سیستم ارتقایافته از دیدگاه اقتصادی توجیه‌پذیر نیست. در همین ارتباط، در نرخ سود ۷%، به‌ازای قیمت سوخت زیست‌توده حداکثر برابر با ۱۰۰۰۰۰ریال بر تن، ارزش خالص حال حاضر در مرز صفر است و سرمایه‌گذاری توجیه اقتصادی خواهد داشت، اما در مقادیر بالاتر قیمت زیست‌توده، سرمایه‌گذاری توجیه اقتصادی نخواهد داشت.
محمد حسین‌زاده، سیدمهدی میرزابابائی، حسین زمانی، علی فائزیان، فرزاد زرین‌کلام،
دوره ۱۹، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
میثم علی غلامی، علیرضا رستمزاده خسروشاهی،
دوره ۱۹، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
هدف اصلی این مطالعه، مدلسازی دودکش خورشیدی برای به‌دست‌آوردن رابطه بین توان تولیدی توربین و پارامترهای هندسی است که در این راستا ۹ مدل مختلف براساس ارتفاع و قطر دودکش برای بررسی میزان تأثیر پارامترهای هندسی بر عملکرد توربین تعریف شده است. همچنین به‌منظور ارتقای عملکرد سیستم، سطوح آب‌گریز با اعمال شرط لغزش در دیواره‌ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل k-ε برای مدلسازی جریان آشفته مورد استفاده قرار گرفته و روش فن معکوس به‌منظور شبیه‌سازی توربین استفاده شده است. برای این منظور ابتدا نتایج به‌دست‌آمده از تغییرات سرعت و دبی جرمی طبق مطالعات پیشین اعتبارسنجی شده و سپس با اعمال جهش‌های فشاری مختلف بر توربین میزان اثرپذیری پارامترهای هندسی مذکور مورد بررسی قرار گرفته است. با مقایسه اجمالی نمودارهای دبی جرمی و توان خروجی توربین مدل‌ها مشاهده شد که حالت بهینه دودکش نسبت به یک شرایط خاص قابل تعریف بوده و امکان تعریف یک حالت کلی بهینه برای دودکش خورشیدی وجود ندارد. به عبارتی پارامترهای هندسی مورد مطالعه بایستی به‌طور همزمان در طراحی سیستم مورد ارزیابی قرار گیرند. همچنین در این مطالعه رابطه‌ای بین توان تولیدی توربین و ارتفاع و قطر دودکش برای یک حالت خاص به عنوان نمونه ارائه شده است. در نهایت، با اعمال شرط لغزش در دیواره‌ها برای شبیه‌سازی سطوح آب‌گریز، سعی بر کاهش میزان تنش برشی در دیواره شده که به ارتقای ۵ درصدی عملکرد سیستم منجر شده است.
مسعود ایرانمنش، محمدصالح برقی‌جهرمی،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
یکی از کاربردهای مهم و گسترده انرژی خورشیدی استفاده در خشک‌کن‌های خورشیدی برای محصولات کشاورزی برای نگه‌داری طولانی مدت آنها است. این خشک‌کن‌ها با عبور جریان طبیعی یا اجباری همرفت هوای‌گرم بین محصولات عمل می‌کنند و وابستگی مستقیمی به شدت تابش دریافتی خورشید توسط کلکتور دارند که این مساله باعث ایجاد اختلال در فرآیند خشک‌کردن در صورت عدم وجود منبع انرژی حرارتی در ساعاتی که خورشید در دسترس نیست میشود. به‌منظور حل این مشکل از مواد تغییر فاز دهنده (PMC) برای ذخیره انرژی حرارتی استفاده میشود. موادی که ظرفیت جذب انرژی گرمایی (مرحله شارژ) را داشته باشند و در صورت نیاز زمان‌هایی که شدت تابش خورشید کم بوده یا در طول شب انرژی جذب‌شده را آزاد کنند (مرحله دشارژ) و موجب تامین انرژی گرمایی لازم در ساعاتی که خورشید در دسترس نیست شده و افزایش مدت زمان استفاده از خشک‌کن بشوند. در این پژوهش با طراحی و ساخت خشک‌کن سینی‌دار خورشیدی غیرمستقیم مجهز به کلکتور لوله خلأ (هیت‌پایپ) و با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (PMC) برای ذخیره انرژی حرارتی، بررسی‌های آزمایشگاهی صورت گرفته است. اثر پارامترهای دماهای ورودی و خروجی کلکتور، محفظه خشک‌کن و محیط، رطوبت داخل محفظه خشک‌کن و رطوبت محیط، شدت تابش خورشیدی بر فرآیند خشک‌کردن برای دوحالت، با استفاده از مواد PMC و بدون استفاده از PMC و در سرعتهای مختلف جریان جابجایی اجباری بررسی و مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهند که اثر جریان جابجایی بر سرعت بخشیدن به فرآیند خشک‌کردن بیش از اثر استفاده از مواد ذخیره‌کننده بوده است.
زهرا جوادی، مهدی میانسری، بهرام قربانی،
دوره ۱۹، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
با توجه به بحران آب و انرژی، بهبود راندمان سیستم‌های حرارتی و بازیافت حرارت به همراه استفاده از فرآیند شیرین‌سازی آب، در سال‌های اخیر توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. بدین منظور فرآیند آب‌شیرین‌کن حرارتی و کلکتورهای خورشیدی در نیروگاه‌های بخار مورد استفاده قرار گرفتند. در این مطالعه یک ساختار یکپارچه تولید همزمان آب شیرین و توان با استفاده از ترکیب سیستم کلکتورهای خورشیدی، نیروگاه بخار تولید توان، سیکل ORC و سیکل آب‌شیرین‌کن چند اثره حرارتی توسعه داده شده است. این ساختار یکپارچه قابلیت تولید آب شیرین به میزان kg/s۷۶۲/۶، توان ۱۰۴/۱مگاوات درسیکل رانکین و ۳۰۶/۷مگاوات در نیروگاه بخار را دارد. در این ساختار یکپارچه به ترتیب بازده نیروگاه بخار ۳۷/۲۴% و بازده اگزرژی کل ۷۸/۵۴% است. آنالیز اگزرژی ساختار یکپارچه نشان میدهد که بیشترین تخریب اگزرژی به ترتیب در کلکتورهای خورشیدی به میزان ۴۵/۲% و مبدل‌های حرارتی به میزان ۳۷/۲۷% رخ میدهد. با توجه به آنالیز اقتصادی، ساختار یکپارچه توسعه داده شده به ترتیب دارای زمان بازگشت سرمایه ۳/۸۳۸سال و قیمت تمام شده محصول$/kWh ۰/۰۳۲۵ است. به علاوه با استفاده از آنالیز حساسیت تأثیر پارامترهای مختلف روی عملکرد ساختار یکپارچه مورد بررسی قرار گرفت.
حسین سیفی داوری، شهریار کوراوند، ایمان خاتمی،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
عامل مهم تاثیرگذار در بازدهی توربین، دوران توربین است. هرچه دوران روتور در سرعتهای مختلف به خصوص در سرعتهای پایین، بیشتر باشد باعث افزایش توان میشود. در این راستا ابتدا ایرفویل NACA۰۰۱۵ انتخاب و برای تحلیل عددی از روش توربولانسی K-ω SST استفاده و با نتایج آزمایشگاهی صحت‌سنجی شد. سپس توربین بادی در نرم‌افزار CATIA طراحی و ساخته شد. ورق آلومینیومی استفاده‌شده از آلیاژ سری یک که برای ساخت پرههای صاف و متخلخل از ورق ساده و امباس لوزی شکل که بهصورت خلل و فرج و به ضخامت ۰/۳میلیمتر است. برای ایجاد جریان باد از دمنده چهار فن و برای محاسبه دقیقتر وسایل مورد استفاده در اندازهگیری، آزمون و ساخت کالیبره شدهاند. نتایج نشان میدهد که توربین بادی محور عمودی داریوس پره متخلخل و صاف در سرعت ۲/۳ و ۳/۹متر بر ثانیه شروع به دوران کرده است. در سرعت ۲/۵ و ۳متر بر ثانیه توربین بادی پره متخلخل دو برابر و در سرعت ۴متر بر ثانیه سه برابر توربین بادی پره صاف دوران داشته است. در سرعت ۴/۵، ۵، ۵/۵، ۶، ۶/۵ و ۷متر برثانیه ثانیه دوران توربین بادی پره متخلخل نسبت به توربین بادی پره صاف ۵۶/۲۵%، ۲۰%، ۲۲%، ۱۵%، ۷/۵% و ۱۲% بیشتر و در سرعت ۸ تا ۱۰متر بر ثانیه توربین بادی پره متخلخل و صاف دوران تقریباً برابری دارند.
محمدمصطفی غفوریان، حمید نیازمند، امیراسماعیل معلمی، فاطمه توکلی‌دستجرد،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
در پژوهش حاضر به بررسی آزمایشگاهی عملکرد نانوسیال حاوی نانوذرات تیتانیوم اکساید (TiO۲) در تولید بخار پرداخته شده است. برای این منظور از یک شبیه‌ساز نور خورشید دارای لامپ زنون به عنوان منبع تابش و یک پیرانومتر برای تعیین میزان شدت خورشیدی استفاده شد. سپس درصدهای جرمی ۰/۰۰۱، ۰/۰۰۲، ۰/۰۰۴، ۰/۰۴، و ۰/۰۸% از نانوذرات در سیال پایه آب، تحت شدت نور (kW.m-۲۳/۵) Suns ۳/۵ مورد ارزیابی قرار گرفت، تا عملکرد تبخیری آن با آب معمولی (H۲O) مقایسه شد. در نهایت اثر شدت توان انرژی خورشیدی در تولید بخار بررسی شد. نتایج نشان داد که نانو سیال حاوی نانوذرات TiO۲ توانایی بهتری در جذب مستقیم انرژی خورشیدی در مقایسه با آب دارد؛ به طوری که بیشترین بازده کل برای نانوسیال و آب در شدت kW.m-۲۵/۳، به ترتیب۷۷/۴%و ۵۴% به دست می‌آید. از طرفی با افزایش غلظت نانوذرات در سیال پایه میزان جذب نور افزایش یافته و نیز افزایش میزان شدت از kW.m-۲۱/۵ تا kW.m-۲ ۳/۵ بازده محسوس را افزایش و بازده تبخیری را کاهش میدهد.
سعید خداترس، سیدرضا موسوی‌سیدی، علی متولی، مهدی منتظری،
دوره ۲۰، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۹ )
چکیده
سلول‌های فتوولتاییک مجهز به جمع‌کننده حرارتی می‌توانند انرژی خورشیدی را به صورت‌های الکتریکی، حرارتی و ترکیبی از این انرژی تبدیل نماید. در این پژوهش یک سامانه متمرکزکننده سهموی خطی مجهز به سلول‌های فتوولتاییک در نرم‌افزار Optic Ray Tracing شبیه‌سازی نوری و در نرم‌افزار Solidworks شبیه‌سازی حرارتی صورت گرفت و نتایج آن با ارزیابی تجربی مقایسه شد. شبیه‌سازی جمع‌کننده حرارتی در سامانه ترکیبی فتوولتاییک- حرارتی با دو آرایش طولی و عرضی و در ۴ سطح قطر داخلی لوله‌ها (۸، ۱۰، ۱۲ و ۱۴میلیمتر) و در سه سطح دبی (۱، ۲ و ۳لیتر بر دقیقه) انجام شد. نتایج شبیه‌سازی دو آرایش طولی و عرضی لوله‌ها نشان داد که بازده حرارتی در چینش طولی بهتر از چینش عرضی بود. همچنین نتایج به‌دست آمده نشان داد که با افزایش قطر لوله‌ها از ۸ تا ۱۲۰میلیمتر روند تغییرات بازده حرارتی افزایشی و از قطر ۱۲ تا ۱۴میلیمتر تغییرات چندانی در بازده حرارتی مشاهده نشد. افزایش دبی سیال از ۱ به ۳لیتر بر دقیقه راندمان حرارتی به دلیل کاهش تلفات حرارتی و راندمان الکتریکی به دلیل کاهش دمای سطح سلول فتوولتاییک افزایش یافت. با توجه به نتایج شبیه‌سازی سامانه مورد نظر با قطر لوله ۱۰میلیمتر ساخته شد و آزمایش‌های میدانی با سرعت جریان دبی سیال ۳لیتر بر دقیقه انجام شد. مقایسه نتایج شبیه‌سازی و ارزیابی تجربی نشان داد که بیشینه راندمان حرارتی و الکتریکی برای دادههای شبیه‌سازی به ترتیب ۶۱/۱۸ و ۱۲/۵۸% و برای دادههای میدانی ۵۸/۱۴% و ۱۲/۰۳% به دست آمد.
سامان امیری‌دوگاهه، ابراهیم جهانشاهی‌جواران، مرتضی عبدل‌زاده‌دشتخاکی، صابر صادقی،
دوره ۲۰، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
در این مطالعه، مقایسه فنی-اقتصادی نیروگاه‌های فتوولتاییک مونوکریستال و متمرکزکننده برای چند شهر منتخب در استان کرمان انجام شد. پس از مدلسازی سیستم‌های فتوولتاییک مورد نظر و اعتبارسنجی نتایج مدلسازی نیروگاه فتوولتاییک مونوکریستال با دادههای اندازه‌گیری‌شده یک نیروگاه فتوولتاییک مونوکریستال ۵کیلوواتی نصب‌شده در دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، تحلیل تولید انرژی الکتریکی روزانه و سالانه برای هر دو نیروگاه ارایه شد. سپس، راندمان و فاکتورهای عملکرد شامل ضریب ظرفیت، عملکرد نهایی، عملکرد مرجع و نسبت کارآیی تعیین شدهاند. نتایج آنالیز اقتصادی نشان داد که شهرهای شمالی استان کرمان دارای شاخص‌های اقتصادی مطلوب‌تری بود؛ به‌طوری که نرخ بازده داخلی، هزینه ترازشده الکتریسیته، ارزش خالص فعلی و نسبت منافع به مخارج این شاخص‌ها برای نیروگاه فتوولتاییک مونوکریستال به‌ترتیب، ۲۱ تا ۲۲/۱%، ۳/۱۳ تا ۹/۱۳ دلار به‌ازای هر کیلووات، ۲ تا ۴/۲ هزار دلار و ۱/۰۴ تا ۱/۰۹ و برای نیروگاه فتوولتاییک متمرکزکننده به‌ترتیب، ۲۴/۹ تا ۲۸/۶%، ۸/۸ تا ۱۰/۲ دلار به‌ازای هر کیلووات، ۱۷/۱ تا ۳۰/۵ هزار دلار و ۱/۲۴ تا ۱/۴۳ بودند. در نهایت، مقایسه جامعی بین سیستم‌های فتوولتاییک مرسوم و سیستم فتوولتاییک متمرکزکننده در دو سناریوی هزینه سرمایه‌گذاری یکسان و توان نامی نصب‌شده یکسان انجام شد. نتایج نشان داد که در هر دو سناریو، سیستم‌های فتوولتاییک متمرکزکننده نسبت به سیستم فتوولتاییک مونوکریستال ارجحیت دارد، به‌نحوی که شهر کرمان و جیرفت به‌عنوان بهترین شهرها به‌ترتیب دارای ارزش خالص فعلی ۳۰/۵ هزار دلار و ۲۱ هزار دلار بودند.
محمد حسین‌زاده، حسین زمانی، سیدمهدی میرزابابائی، علی فائزیان، فرزاد زرین‌کلام،
دوره ۲۰، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
در این مطالعه، یک اجاق خورشیدی سهموی قابل حمل طراحی و ساخته و عملکرد روزانه آن از دو دیدگاه انرژی و اگزرژی بررسی شده است. یکی از مهم‌ترین چالش‌های اجاق‌های خورشیدی سهموی کاهش عملکرد آنها در محیط‌های بادخیز است. به‌منظور بررسی این موضوع، اثر سرعتهای باد ۰/۲، ۲، ۴ و ۶متر بر ثانیه بر بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی مطالعه شده است. با توجه به نتایج، بازده انرژی اجاق خورشیدی سهموی در طول آزمایش ۳۴/۵۲ تا ۴۶/۱۹% و بازده اگزرژی آن ۲/۱۱ تا ۵/۶۰% است. نتایج تجربی نشان میدهد، اجاق خورشیدی ساخته‌شده امکان به‌جوش‌آوردن آب در محیط‌های بادخیز را دارد. اگرچه زمان لازم برای به‌جوش‌آوردن آب با زیادشدن سرعت باد افزایش می‌یابد. با توجه به نتایج، زمان لازم برای به‌جوش‌آوردن ۲لیتر آب در سرعت باد ۶متر بر ثانیه، حدود ۴۰دقیقه است. همچنین، بازده انرژی و اگزرژی اجاق خورشیدی سهموی در سرعت باد ۶متر بر ثانیه نسبت به سرعت باد ۰/۲متر بر ثانیه به‌ترتیب ۲۰/۸۰ و ۱/۹۹% کمتر است.
سیدامیر به‌مونسی، فرزاد جعفرکاظمی،
دوره ۲۰، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
هدف از این مقاله، مقایسه توان الکتریکی خروجی مدول فتوولتائیک (PV) و کلکتور ترکیبی فتوولتائیک- حرارتی (PV/T) با سیال آب است. راندمان الکتریکی مدول فتوولتائیک با افزایش دمای سطح آن به‌شدت کاهش می‌یابد. کلکتور ترکیبی فتوولتائیک- حرارتی شامل یک مدول فتوولتائیک است که یک کلکتور حرارتی به پشت آن متصل شده است. با گردش یک سیال با دمای ورودی پایین، حرارت از مدول فتوولتائیک دفع شده و راندمان الکتریکی آن افزایش می‌یابد. در این تحقیق، ابتدا مدلسازی حرارتی مدول فتوولتائیک و کلکتور PV/T با سیال آب بهصورت تئوری و به‌کمک قانون اول ترمودینامیک انجام شده است. در ادامه برای اعتبارسنجی به نتایج تئوری، یک نمونه کلکتور ترکیبی فتوولتائیک- حرارتی بدون پوشش نوع مارپیچی با سیال آب طراحی و ساخته شد و در مدت سه روز تحت آزمایش قرار گرفت و نتایج حاصل از آن با مدول فتوولتائیک شاهد مقایسه شد. محاسبات تئوری به‌کمک نرم‌افزار متلب انجام گرفت و نتایج به‌دست‌آمده از آن، مطابقت خوبی را با آزمون تجربی مدول PV و کلکتور PV/T نشان داد. نتایج این تحقیق بهبود عملکرد الکتریکی کلکتور PV/T نسبت به مدول فتوولتائیک شاهد را نشان میدهد؛ به‌طوری که راندمان الکتریکی آن نسبت به مدول PV شاهد، حداکثر ۶% افزایش یافته است. همچنین با درنظرگرفتن مساحت کوچک کلکتور PV/T، دمای آب در خروجی حدود °C۵ بیشتر شده است.
سعید میرزایی، مهران عامری، امین ضیافروغی،
دوره ۲۰، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
در مطالعه حاضر یک خشک‌کن فروسرخ- خورشیدی که انرژی آن به‌وسیله یک سیستم فتوولتائیک- حرارتی تامین می‌شد، در دانشگاه شهید باهنر کرمان طراحی، ساخت و مورد آزمایش قرار گرفت. زمان و دمای خشک‌شدن و مقدار انرژی الکتریکی مصرفی در حین فرآیند خشک‌شدن برای برش‌های سیب‌زمینی با ضخامت ۳ و ۷میلیمتر در سیستم خشک‌کن ترکیبی مورد بررسی قرار گرفت. پارامتر کنترل‌شده در این تحقیق، میزان دبی هوای ورودی به سیستم فتوولتائیک- حرارتی بود که تامین این مقادیر مختلف دبی توسط یک فن انجام گرفت. انرژی الکتریکی این فن بهصورت مستقیم از پنل‌های فتوولتائیک تامین شد و مقدار باقی‌مانده انرژی الکتریکی تولیدی توسط پنل‌ها به یک منبع تابشی فروسرخ جهت خشک‌کردن محصول انتقال یافت. بررسی‌ها نشان داد که بهترین شرایط خشک‌کردن در دبی ۰/۰۰۴کیلوگرم بر ثانیه همراه با منبع تابشی است. مزیت قابل توجه این سامانه در مقایسه با سامانه‌هایی که فقط از منبع تابشی یا فقط از هوای داغ استفاده می‌کنند و همچنین سامانه‌هایی که بخشی از انرژی الکتریکی یا کل انرژی الکتریکی سامانه توسط جریان برق شهر تامین میشود، کاهش قابل توجه زمان فرآیند خشک‌شدن و انرژی مصرفی، و همچنین تامین کل انرژی مصرفی آن توسط انرژی خورشیدی است. همچنین این سامانه به‌صورتی طراحی شد که گرمای پنل‌های فتوولتائیک به هوای ورودی جمع‌کننده فتوولتائیک- حرارتی منتقل شود و باعث افزایش دمای هوای عبوری و کاهش دمای پنل‌ها شود تا بازده حرارتی و الکتریکی سیستم فتوولتائیک- حرارتی افزایش یابد.
محمدصالح برقی‌جهرمی، ولی کلانتر، مهران عبدالرضایی،
دوره ۲۰، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۹ )
چکیده
در مطالعه حاضر، تهویه طبیعی خورشیدی با هدف کاهش مصرف سوختهای فسیلی و درنتیجه کاهش گازهای گلخانه‌ای، در شرایط آب‌وهوایی گرم و خشک مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار متغیرهای مختلف سیال شامل (دما، سرعت و دبی) در حالات گوناگون اندازهگیری و مورد مقایسه قرار گرفته است. از آنجایی که تشعشع خورشیدی طی روز ثابت نیست تهویه خورشیدی غیرفعال ناپایا است. در این راستا جریان جابه‌جایی طبیعی در تهویه‌ساز خورشیدی دارای جاذب حرارتی مسی، محفظه شیشه‌ای دوجداره به‌منظور جلوگیری از اتلاف انرژی حرارتی و همچنین مواد تغییر فازدهنده برای ذخیره انرژی حرارتی مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. تهویه‌ساز در وضعیت بدون مواد تغییر فازدهنده با توجه به ایجاد اختلاف دمای مناسب توانسته است پدیده دودکشی برای تهویه طبیعی را در بخشی از ساعات روز امکان‌پذیر کند، اما در ساعات اولیه شب دمای تهویه‌ساز با دمای محیط یکسان شده و پدیده دودکشی به‌منظور تهویه مناسب در دسترس نخواهد بود. در تهویه‌ساز مجهز به مواد تغییر فازدهنده سیستم توانسته است به‌طور قابل قبولی در کاهش اُفت دمایی در ساعاتی از شبانه‌روز که تشعشع خورشیدی وجود ندارد نقش مهمی را ایفا کند که به‌دنبال آن پایابودن نرخ جریان هوا را در بر خواهد داشت. در حقیقت هدف اصلی استفاده از مواد تغییر فازدهنده در تهویه خورشیدی غیرفعال همین اثر، یعنی استفاده از انرژی اضافی در موارد فقدان انرژی است.
رضا اکبری، یحی عجب‌شیرچی، فرید حقیقت‌شعار،
دوره ۲۰، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۹ )
چکیده
با توجه به رشد روزافزون قیمت حامل‌های انرژی و کاهش ذخایر سوخت فسیلی، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر پر اهمیت‌تر میشود. در این پژوهش امکان استفاده از سامانه‌های هیبریدی انرژی در مقیاس کوچک جهت تامین برق مصرفی یک واحد دامپروری در شهرستان میانه مورد ارزیابی قرار گرفت و به این منظور سه منبع توربین بادی، فوتوولتائیک و ژنراتور دیزلی از لحاظ زیست‌محیطی، فنی و اقتصادی مورد ارزیابی قرار گرفت. این ارزیابی توسط نرم‌افزار تحلیل انرژی هومر صورت گرفت و نتیجه آن نشان داد که استفاده از یک ژنراتور دیزلی، کم‌هزینه‌ترین راه‌کار است. سپس به‌ترتیب استفاده از ترکیب ژنراتور دیزلی با سیستم‌های فوتوولتائیک، توربین بادی و ژنراتور و در نهایت آرایش سه‌گانه ژنراتور دیزلی به همراه استفاده از فوتوولتائیک و توربین بادی کمترین هزینه را به دنبال داشت. اما به لحاظ زیست‌محیطی، استفاده از سیستم هیبریدی سه‌گانه ژنراتور دیزلی ۳۸، فوتوولتائیک ۵۱ و توربین بادی ۱۱% کمترین میزان انتشار آلایندگی را به همراه داشت، به‌طوری که در مقایسه با دیزل تک‌گانه انتشار کربن‌دی‌اکسیدکربن را ۴/۳۸% کاهش می‌داد. با احتساب شاخص بازگشت سرمایه که یک شاخص اصلی در طرح مسایل امکان‌سنجی است، زمان بازگشت سرمایه برای استفاده از ژنراتور دیزلی بیش از ۳ سال و ۷ ماه به‌دست آمد؛ در حالی که در راه‌کار استفاده از ژنراتور دیزل- فوتوولتائیک این شاخص کمتر از یک سال حاصل شد، که از این لحاظ این آرایش در رتبه نخست قرار گرفت.
امید رهایی، آیه رضایی‌زاده،
دوره ۲۰، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۹ )
چکیده
امروزه استفاده موثر از انرژی خورشیدی در راستای مصرف بهینه در صنعت ساختمان به یکی از دغدغه‌های طراحان و سازندگان بدل شده است. مطالعات نشان می‌دهند که با طراحی صحیح جداره‌های خارجی ساختمان، می‌توان میزان جذب انرژی خورشیدی را برای ساختمان مدیریت نمود. اهواز شهر گرمسیری است که در بیشتر طول سال نیاز به سرمایش مکانیکی دارد. با این حال پنج ماه سرد دارد که در سه ماه آن استفاده از سیستم‌های گرمازا جهت تامین آسایش حرارتی ساکنان الزامی است. لذا دیوار ترومب مورد توجه این پژوهش قرار گرفته است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی و مقایسه رفتار حرارتی دیوارهای ترومب با ترکیبات شکلی متفاوت در جداره‌های آفتاب‌گیر (جنوبی) فضاهای راه‌رویی در شهر اهواز است. روش تحقیق، یک روش ترکیبی است که راهبردهای تحقیق تجربی، شبیه‌سازی و پژوهش موردی را درگیر می‌نماید. بر این اساس و پس از مشاهدات تجربی و تحقیقات میدانی بر روی نمونه‌های واقعی، یک الگوی کلی به‌دست آمد و محاسبات عددی شبیه‌سازی‌ها با روش CTF پس از اثبات روایی و پایایی، با نرم‌افزار انرژی‌پلاس انجام شد. در این پژوهش با مطالعه بر روی جدار آفتاب‌گیر (ضلع جنوبی) یک فضای راه‌رویی پیش‌فرض، پنج ترکیب کلی دیوار ترومب با شرایط یکسان شبیه‌سازی و مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان داده است که به‌منظور مدیریت جذب انرژی، هندسه دیوار ترومب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و نمونه شطرنجی آن، نسبت به مدل‌های دیگر عملکرد بهتری دارد. در خاتمه نیز پیشنهاداتی ارایه شده است.
محمد مزیدی شرف آبادی، محمد ایمان غیاثی، علی سراج،
دوره ۲۱، شماره ۱۱ - ( ۶-۱۴۰۰ )
چکیده
در این مقاله عملکرد یک پنل خورشیدی ۱۹۰ واتی، واقع در پژوهشگاه صنعت نفت در شهر تهران، از دیدگاه انرژی و اگزرژی مطالعه و ارزیابی میشود. به منظور مدلسازی و تعیین مشخصه‌های الکتریکی سیستم نظیر ولتاژ مدار باز، جریان اتصال کوتاه، مقاومتهای موجود در سیستم، ویژگیهای نقطه بیشترین توان و استخراج منحنیهای مشخصه الکتریکی، یک کد کامپیوتری توسعه داده شده است. پارامترهای عملیاتی الکتریکی سیستم و شرایط محیطی نظیر میزان تشعشع، سرعت باد و دمای محیط نیز به صورت تجربی در یکی از روزهای اردیبهشت ماه اندازهگیری و ثبت شده است. همچنین برای اعتبارسنجی مدلسازی، نتایج حاصل از آن با دادههای گزارش شده توسط سازنده و دادههای تجربی، مقایسه شده است. نتایج این پژوهش نشان میدهد که بازده انرژی در طول مدت مطالعه (ساعت ۷:۳۰ تا ۱۷:۳۰) از ۲۲/۱۱ تا ۹۴/۱۳ درصد متغیر بوده و به طور میانگین برابر ۱۹/۱۳ درصد است. بازده اگزرژی نیز در طول این مدت از ۷۷/۱۴ تا ۶۶/۱۶ درصد متغیر است و به طور میانگین مقداری برابر با ۶۲/۱۵ درصد دارد.
امیرعلی سیف الدین اصل، سید فرحان موسویان، احمد حاجی نژاد،
دوره ۲۱، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۴۰۰ )
چکیده
افزایش روز افزون مصرف انرژی های تجدید ناپذیری همچون نفت و گاز و کاهش ذخایر آنان، لزوم توجه به منابع پاک و تجدیدپذیر را بیش از پیش ضروری میسازد. در این شرایط انرژی باد یکی از مطمئن ترین گزینه ها برای تولید انرژی الکتریکی شناخته میشود. در این پژوهش با هدف ارزیابی تاثیر تغییر اقلیم های آب و هوایی بر مشخصه های اقتصادی و زیست محیطی توربین های بادی یک مدلسازی عددی در نرم افزار متلب، انجام گردید. جهت ارزیابی تاثیرات پارامتر های مذکور به عنوان یک مطالعه موردی این مدلسازی عددی برای پارامترهای بیان شده در ۴ شهر ایران شامل شهرهای رشت، تهران، آبادان و سنندج به عنوان نمایندگان اقلیم های اصلی آب و هوایی کشور ایران مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بر اساس نتایج دیدگاه اقتصادی که معرف هزینه تراز شده واحد انرژی تولید شده میباشد، شهر آبادان با هزینه تراز شده ۱/۰۴ دلار به ازای هر کیلووات ساعت انرژی به عنوان اقتصادی ترین شهر شناخته شد. همچنین جنبه زیست محیطی تحلیل که بر مبنای روش ارزیابی چرخه حیات بوده، با درنظرگیری مقدار کربن دی اکسید تولیدی در طول چرخه عمر سیستم و قیمت گذاری آن بر مبنای سیاست های جریمه ای، شهر رشت را با اقلیم معتدل مرطوب و با مقدار انتشار ۱۵۶ کیلوگرم کربن دی اکسید در سال و کمترین هزینه جریمه ای (هزینه سالیانه ۲/۲۶ دلار) در میان شهر های دیگر مناسب ترین گزینه نشان داد.
محمد صالح برقی جهرمی، ولی کلانتر، محمد حسین دهستانی بافقی،
دوره ۲۳، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۴۰۲ )
چکیده
در میان کلکتورهای خورشیدی، دیشهای سهموی خورشیدی به دلیل دمای کاری بالا و عملکرد حرارتی بالا توجه محققان را به خود جلب کردهاست. هدف از این مطالعه، مقایسه دو گیرنده جاذب ( معمولی – سیاه رنگ) برای دیش سهموی خورشیدی میباشد. تجزیه و تحلیل انرژی و اگزرژی برای دوحالت مختلف در ساعاتهای متفاوت بررسی شد. برای دمای خروجی در سیستم دیش سهموی خورشیدی از ردیاب اتوماتیک دو محوره استفاده شد. نتایج نشان میدهد که حداکثر دمای جاذب معمولی و سیاه رنگ به ترتیب ۵۲/۱۰۱ و ۵۳/۱۱۵ درجه سانتیگراد و حداکثر بازده انرژی و اگزرژی مربوط به صفحه جاذب مارپیچ سیاه رنگ با مقادیر ۷/۰ و ۲۱/۰ است. علاوه بر این، دیش سهموی خورشیدی طراحی شده دمای ۸۰ لیتر آب را در ۵ ساعت پس از تابش آفتاب به ۶۰ درجه سانتیگراد افزایش داد که برای حمام کردن و شستشوی لباس در فصل زمستان در مناطق دور افتاده و روستایی که کمبود برق و سوختهای فسیلی وجود دارد؛ برای چهار تا پنج نفر کافی است.
