در کاربرد های دمای متوسط و دمای بالا از انرژی خورشیدی استفاده از متمرکزکننده های خورشیدی ناگزیر می باشد. متمرکز کننده ها با انعکاس و بازتابش نور خورشید در یک نقطه یا یک محور دمای بالاتری را نسبت به کلکتورهای تخت تا مین می نماید. در متمرکز کننده ها می توان از سیال عامل های مختلفی جهت جذب انرژی خورشیدی استفاده کرد. در این پروژه یک دستگاه متمرکز کننده سهموی خطی طراحی و ساخته شد که در آن از آب به عنوان سیال عامل باهدف تبدیل مستقیم آب به بخار در لوله جاذب استفاده شده است. تهیه بخار آب اشباع در فشار محیط منجر به کاهش هزینه های ساخت و بهره برداری سامانه می شود و با افزایش بهره وری اقتصادی می تواند در واحد های مختلف صنعتی به توسعه سیستم های خورشیدی کمک کند. دست یابی به دانش فنی ساخت نمونه آزمایشگاهی سامانه و ارزیابی عملکرد سیستم کلکتور سهموی خطی تولید بخار مستقیم از نتایج این پروژه می باشد. سه دبی مختلف 0/5، 1 و 1/5 لیتر بر دقیقه جهت بررسی عملکرد پایدار سامانه و یافتن دبی بهینه آزمایش و مورد تحلیل قرار گرفت.به منظور سنجش تغییر در بازده دستگاه از دو نوع ردیابی خورشید استفاده شد. به منظور جمع آوری بهتر اشعه بازتابش شده و اشعه هایی که از کانون منعکس کننده بدون برخورد به جاذب عبور می کنند، از یک منعکس کننده ثانویه استفاده شده موجب افزایش عملکرد و بازده سیستم گشت. در حالت شرقی- غربی این آینه دوم تا حدود 20 درصد بازده را در سیستم بالا برد ولی در حالت شمالی-جنوبی این مقدار نزدیک به 7 درصد بود که زیاد مقرون به صرفه به نظر نمی رسید. بازده خورشیدی تولید بخار 22/32 تا 34/1 و بازده کلی حرارتی 45/8 تا 56/4 براورد شد

متمرکز کننده های سهموی مرکب یکی از انواع دریافت کننده خورشیدی است که برای کاربردهای حرارتی دمای پایین مزایای فراوانی دارد که از جمله می توان به بازدهی بیشتر نسبت به دریافت کننده های تخت و عدم نیاز به ردیابی خورشیدی و کاربری آسان اشاره کرد. در این پروژه یک متمرکز کننده سهموی مرکب پس از طراحی، ساخته شده است. مراحل طراحی شامل دو مرحله طراحی حرارتی و ساخت منعکس کننده ها می باشد. در مرحله طراحی حرارتی به پیش بینی و همچنین محاسبات اولیه آن جهت انتخاب و اندازه دریافت کننده مورد نظر پرداخته شده است پس از بدست آوردن معادله منعکس کننده ها با بررسی انواع مختلف منعکس کننده های سهموی مرکب نوع مورد نظر انتخاب شده است. در این پژوهش بررسی های انجام شده بر مبنای راستای قرار گیری دریافت کننده، نوع پوشش شفاف و نیز میزان دبی آب عبوری از سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته است. به لحاظ راستای قرار گیری استقرار دریافت کننده در راستای شمالی-جنوبی بازدهی برابر با (48/37-85/30 درصد) دارد که نسبت به قرار گیری در راستای شرقی-غربی با بازدهی (32-43/26 درصد) عملکرد بهتری را نشان می دهد. به لحاظ دبی آب عبوری از سیستم برای دبی های 5/0، 1 و 5/1 لیتر بر دقیقه سیستم مورد آزمایش قرار گرفت که از این میان دبی 5/0 لیتر بر دقیقه بازدهی بالاتری را ثبت نموده است. در آزمایش های تکمیلی از دو جنس متفاوت پلکسی گلاس و شیشه با عبور انتخابی یک طرفه به عنوان پوشش شفاف متمرکز کننده استفاده شد که در این آزمایش شیشه با عبور انتخابی یک طرفه عملکرد بهتری را از خود نشان داد و بازدهی دستگاه به 34/42 درصد رسید. دمای خروجی بدست آمده در انتهای مراحل انجام آزمایش در حدود (68-58 درجه سلسیوس) بدست آمده است که این میزان به شرایط آب و هوایی منطقه مورد آزمایش بستگی داشته است. تمامی این آزمایش ها با استفاده از نور طبیعی خورشید به مدت 6 ساعت و به فاصله 3 ساعت از ظهر خورشیدی گرفته شده و آزمایش ها بر اساس استاندارد (ashrae 93) در محل پژوهشگاه مواد و انرژی واقع در شهرستان کرج انجام شده است.

در این پژوهش تاثیر سیال مخلوط آب و الکل با در صد های مختلف حجمی و نوع فتیله بر شرایط کارکرد لوله گرمایی ومیزان انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته و عملکرد حرارتی کلکتور خورشیدی که با استفاده از بهترین لوله گرمایی ساخته شده است مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا یک مجموعه لوله گرمایی که در آن از چند لوله گرمایی مختلف از نظر سیال عامل و فتیله استفاده شده است و بوسیله المنت گرم می شود ساخته و آزمایش شد و از نتایج بدست آمده، بهترین لوله گرمایی از بین آنها انتخاب شده و با آن یک آبگرمن خورشیدی لوله گرمایی خلائی (evacuated) غیر فعال ساخته شد و کلیه مشخصه های آن از لحاظ تئوری و عملی بررسی گردید. از بین محلول های آب و اتانول ؛ محلول با نسبت (50%) و نسبت (75% اتانول 25% آب) ضریب انتقال حرارت بهتری نشان داد. همچنین حداکثر دمای قابل دستیابی در این لوله های گرمایی مشخص گردید که می تواند به استفاده موثر این لوله های گرمایی در سیستم های انرژی از جمله در سیستمهای سرمایشی جذبی بیانجامد.همچنین میزان گرمای ذخیره شده در طول روز در حالتیکه هیچ آبی مصرف نشود در این کلکتور مورد بررسی قرارگرفت. سپس بوسیله پنج عدد ترموسیفون با سیال محلول 50% آب و اتانول که درون یک لوله شیشه ای قرار داشت یک کلکتور ساخته و آزمایش شد. راندمان 52% و حداکثر دمای 50 درجه سانتیگراد بدست آمد. در ضمن نتیجه دیگر اینکه لوله گرمایی با سیال آب در شارهای کم از حالت تئوری خود بسیار ضعیف تر عمل میکند و با افزایش شار گرمایی به حالت تئوری نزدیک میشود در حالیکه اتانول در شار های کم نیز مطابق حالت تئوری عمل میکند . ولی در مورد محلول آنها، هرچه میزان اتانول محلول بیشتر باشد لوله گرمایی به حالت تئوری نزدیکتر میشود.

میزان آب شیرین در منابع طبیعی جهان ثابت است و جمعیت جهان به سرعت به رشد خود ادامه می دهد. این رشد فشار زیادی بر منابع محدود آب وارد می کند و باعث پیشرفت و توسعه مداوم در تکنولوژیهای نمک زداییِ آب گردیده است. اما فرآیندهای اصلی نمک زدایی مقدار زیادی از انرژی بدست آمده از نفت و گاز طبیعی را به شکل حرارت و الکتریسیته مصرف می کنند. در حالی که باعث تولید آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای زیادی نیز می شوند. انرژی تجدیدپذیر خورشید می تواند جاگزین مناسبی در مقایسه با سوختهای فسیلی در این فرآیند باشد. طراحی و ساخت مدلی از آبشیرینکن از نوع سیکل رطوبتزن- رطوبتزدا برای تبدیل آب شور و بدمزه به آب قابل شرب با تأمین انرژی آن توسط متمرکز کننده خورشیدی سهموی خطی در این پژوهش انجام گرفته که در آن برای جداسازی آب از دیگر مواد، سیکل آب طبیعی یعنی بخار و میعان، با فواصل زمانی کوتاهتر تقلید می شود و در فشار محیط کار می کند. آب شیرین کن ساخته شده را می توان به آسانی از آن در مناطق دور افتاده استفاده کرد. انرژی راه اندازی این فرآیند، انرژی خورشیدی برای تولید بخار است و از حرارت دفع شده هنگام میعان برای پیش گرم کردن منابع ورودی استفاده می کند. میزان تولید آب شیرین دستگاه ساخته شده به ازای هر متر مربع کلکتور در تابش 650 وات بر مترمربع در سطح افق، 25 لیتر آب در هر روز است.

شیرین سازی آب به روش رطوبت زنی- رطوبت زدایی، یک روش دما پایین است که دارای مزایای فروانی از جمله تجهیزات ساده، امکان ادغام با انرژی های تجدیدپذیر همچون انرژی خورشیدی و خلوص بسیار بالای آب خروجی آن بعنوان یک فرایند شیرین سازی است که در دهه های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به بررسی یک واحد آب شیرین کن بر پایه رطوبت زنی- رطوبت زدایی هوا پرداخته شده است. سیستم ساخته و مطالعه شده تحت جریان جابجایی طبیعی هوا و در قالب یک سیکل آب باز هوا بسته عمل می نماید. واحد رطوبت زن از صفحات پارچه ای عمودی متخلخل از جنس پنبه تشکیل شده است که سطح تبخیر وسیعی را فراهم نموده است. در واحد رطوبت زن، جریان آب شور روی پارچه های عمودی بطرف پایین سرازیر شده و جرم و حرارت به هوا منتقل می شود. هوای مرطوب برروی کندانسورها جریان می یابد و آب شور خنک کننده در کندانسور ها، بخار آب هوا را چگالیده می نماید. بکمک مدلسازی ریاضی، عملکرد سیستم رطوبت زن – رطوبت زدا ارزیابی شده است. از روش های بهینه سازی انبوه ذرات و نیوتون- رافسون برای حل معادلات موازنه جرم و انرژی حاکم بر سیستم بهره گرفته شده است و رابطه بین نرخ تولید آب شیرین و دمای آب داغ ورودی به رطوبت زن ، نرخ جریان آب شور و دمای آب تغذیه ورودی مرد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش به کاربرد انرژی خورشیدی بعنوان یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر در آب شیرین کن ها پرداخته شده است. در آب شیرین کن مورد بررسی از روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا، که جهت تولید آب شیرین در ظرفیت های پایین مناسب است، بهره گرفته شده است. اساس این روش بر قوانین انتقال جرم و حرارت استوار است. تکنیک های متفاوتی جهت رطوبت زنی-رطوبت زدایی هوا وجود دارد که روش خورشیدی با گرمایش آب بیشتر کاربرد دارد. به کمک نتایج مدلسازی، عملکرد روزانه و سالیانه آب شیرین کن تحت بارگذاری متمرکز کننده سهموی خورشیدی مجهز به ردیاب بررسی شده است.