بهینه سازی دبی کلکتور صفحه تخت خورشیدی توسط آنالیز انرژی و اگزرژی

مطالعات انجام شده در زمینه های کلکتور خورشیدی صفحه تخت و آب گرم کن های خورشیدی بیان گر این است که صرف معادلات انرژی، به تنهایی معیار مناسبی برای بدست آوردن راندمان آب گرم کن خورشیدی نیستند. اما آنالیز قانون دوم و معادلات اگزرژی حاوی اطلاعات مفیدتری در این مورد هستند. هدف از این پایان نامه، یافتن دبی جرمی بهینه در کلکتور های صفحه تخت خورشیدی با استفاده از دیدگاه های انرژی و اگزرژی است. از آنجا که تغییر تشعشع در طول روز یکی از پارامترهای اجتناب ناپذیر است، بایستی ترتیبی اتخاذ شود تا امکان جذب بیشترین انرژی در تشعشع های مختلف فراهم شود. یکی از راه های رسیدن به این مهم، بررسی اثر تغییر دبی جرمی به ازای تشعشعات مختلف روی بازده کلکتور، با استفاده از دیدگاه های انرژی واگزرژی است. معادلات انرژی و اگزرژی و بهینه سازی دبی آب عبوری در کلکتور صفحه تخت خورشیدی که در یک سیستم بسته کار می کند، از موضوعات اصلی بحث در این پایان نامه می باشد. در این پایان نامه با توجه به آنالیز انرژی و اگزرژی آب گرمکن خورشیدی پمپی و معادلات انرژی و اگزرژی بدست آمده، سیستم مدلسازی خواهد گشت. برای محاسبه بازده اگزرژی سیستم، از داده های تجربی بدست آمده توسط یک دستگاه آبگرمکن صفحه تخت خورشیدی، استفاده خواهد شد. برای این کار در مدت28 روز، 224 ساعت آزمایش و داده برداری صورت گرفته است. برای این منظور، داده برداری برای 7 دبی سیال مسیر کلکتور (دبی های l/h80، l/h 120، l/h 160، l/h 200، l/h 240، l/h 280 و l/h 320) و 4 دبی برای آبگرم خروجی از مخزن (حالت بدون بار، بار l/h 36، بار l/h 54 و بار l/h72) انجام شده است. با تحلیل نتایج بدست آمده، تاثیر تغییرات تابش خورشیدی بر دبی بهینه مدار کلکتور بررسی شده است. با توجه به تغییر شدت تابش آفتاب در طول روز، دبی جرمی بهینه متناسب با هر شدت تابش پیشنهاد داده می شود.همچنین به محاسبه بازده متوسط روزانه برای دبی های مختلف عبوری از مسیر کلکتور پرداخته می شود و این مقادیر با مقدار بهینه بازده متوسط روزانه، که بر مبنای دبی های بهینه عبوری از مسیر کلکتور محاسبه شده است، مقایسه می گردد. ملاحظه خواهد شد که با استفاده از دبی های عبوری بهینه، می توان بازده انرژی متوسط روزانه کلکتور خورشیدی را بین 1 تا 9 درصد و بازده انرژی متوسط روزانه سیستم آبگرمکن خورشیدی را بین 3 تا 15 درصد در طول روز، افزایش داد. همچنین با استفاده ازدبی های بهینه عبوری، بازده اگزرژی متوسط روزانه کلکتور خورشیدی و سیستم آبگرمکن خورشیدی نیز، به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش پیدا خواهد کرد. همچنین ملاحظه می شود که با تغییر دبی های عبوری، بیشترین تلفات اگزرژی در مخزن رخ خواهد داد و دبی عبوری که بتواند تلفات اگزرژی کمتری در مخزن داشته باشد، دارای تلفات اگزرژی کمتری برای کل سیستم آبگرمکن خواهد بود.