پروژه بررسی انواع و طراحی بهینه آبگرمکن خورشیدی در ایران

پایان نامه بررسی مطالعه انواع آب گرم کن های خورشیدی موجود در ایران و طراحی بهینه آن در 140 صفحه ورد قابل ویرایش

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.

فهرست مطالب پروژه

فصل: طرح دیدگاه و اهداف پروژه

مقدمه

اهداف کلی پروژه

کارایی

فصل: بررسی آبگرمکن های خورشیدی

معیارهای طراحی آبگرمکن خورشیدی

سیستم Recirculation (pluse)

سیستم Drainout (Drain down )

سیستم Drainback With Air Compressor

سیستم Drainback with liquid level control

سیستم Thermosyphon with electricallyprotected collecrtor

سیستم Drainout Thermosyphon

سیستم Breadbox (batch)

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

فصل سوم : گرد آورنده های تخت خورشیدی

صفحه پوشش

فاصله هوایی

صفحات جاذب

طرحهای گوناگون صفحه جاذب و مجاری انتقال سیال

سیال عامل

عایقکاری

قاب گرد آورنده

رشته های سری و موازی

فصل چهارم : اصول حاکم بر گرد آورنده های خورشیدی

انتقال گرما به سیال

جریان متلاطم و بدست آوردن ضریب انتقال گرما

جریان گذرا و بدست آوردن ضریب انتقال گرما

جریان آرام و بدست آوردن ضریب انتقال گرما

بیلان انرژی برای یک گردآورنده تخت خورشیدی نمونه

متوسط ماهانه انرژی خورشیدی جذب شده

اثرات وضعیت سطح جذب بر روی مقدار انرژی دریافتی

توزیع دما در گردآورنده های تخت خورشیدی

ضریب انتقال گرمای کل یک گردآورنده

چگونگی تغییر ضریب اتلاف فوقانی بر اثر تغییر فاصله

توزیع دما بین لوله و ضریب بازدهی گردآورنده

توزیع دما در جهت جریان

ضریب اخذ گرما و ضریب جریان گرد آورنده

میانگین دمای سیال و صفحه

طرحهای دیگر گردآورنده

فصل پنجم : طراحی یک نمونه گرد آورنده تخت

منطقه طراحی

مقدار آبگرم مصرفی

درجه حرارت آبگرم مصرفی

درجه حرارت آب ورودی به گرد آورنده

تعداد گرد آورنده ها و چگونگی نصب آنها به هم

زوایای حرکت خورشید

جهت تابش خورشید

نسبت بین تابش مستقیم بر روی یک صفحه شیبدار واقعی

زاویه شیب گرد آورنده ها

محاسبه مقدار متوسط ماهانه تابش روزانه رسیده به سطح گرد آورنده

بدست آوردن طول روز

شکل گرد آورنده

جنس صفحه جاذب

مشخصات رنگ

قطر و تعداد لوله ها در هر گرد آورنده

بدست آوردن دبی حجمی و جرمی

بدست آوردن عدد رینولدز در لوله ها

بدست آوردن ضریب انتقال گرما

نوع پوشش

جنس قاب

نوع و ضخامت عایق

دمای محیط

بدست آوردن انرژی مورد نیاز

بدست آوردن ضریب اتلاف فوقانی

بدست آوردن اتلاف تحتانی

بدست آوردن ضریب اتلاف کلی

بدست آوردن سطح گرد آورنده

فاصله بین لوله ها

بدست آوردن بازدهی پره

بدست آوردن بازدهی گرد آورنده

بدست آوردن ضریب انتقال گرمای گرد آورنده

محاسبه دمای خروجی سیال

بدست آوردن بازدهی گرد آورنده

مشخصات دستگاه طراحی شده

منابع و مراجع

ضمائم