آبگرمکنهای خورشیدی پرکاربردترین سیستمهای حرارتی خورشیدی در جهانند. اصلی‌ترین بخش آنها کلکتور خورشیدی است که انرژی تابشی خورشید را جذب کرده و به سیال عامل انتقال می‌دهد. استفاده از راندمان قانون اول ترمودینامیک به عنوان یکی از مهمترین پارامترها جهت معرفی و مقایسه‌ی سیستمهای حرارتی از جمله کلکتورهای خورشیدی به طور متداول مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حالیکه قانون اول ترمودینامیک به تنهایی قادر به بیان عملکرد کمی و کیفی این سیستمها نمی‌باشد. در این تحقیق مدلی تئوری و جامع برای تحلیل انرژی (قانون اول ترمودینامیک) و اگزرژی (قانون دوم ترمودینامیک) کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت و لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی ارائه شده که در آن تاثیر مولفه‌های طراحی کلکتور روی عملکرد آن قابل بررسی است. پس از ارزیابی و تایید این مدل با استفاده از نتایج آزمایشات عملی به بررسی تاثیر پارامترهای طراحی مختلف روی راندمان انرژی و اگزرژی کلکتور پرداخته شده است.
فهرست:
چکیده. 1
مقدمه. 2
فصل اول: کلیات... 4
1-1) هدف.. 4
1-2) پیشینه‌ی تحقیق.. 4
1-3) روش کار و تحقیق.. 10
فصل دوم: کلکتورهای خورشیدی.. 12
2-1 ) کلکتور صفحه تخت... 12
2-1-1) ساختمان کلکتور صفحه تخت... 12
2-1-2) تاثیر آب و هوا بر کلکتور صفحه تخت 15
2-2 ) کلکتورهای لوله ای خلاء 15
2-2-1) انواع کلکتورهای لوله ای خلاء 16
2-3 ) کلکتورهای متمرکز کننده. 19
2-3-1 ) اجزای کلکتورهای متمرکز کننده 20
2-3-2 ) انواع کلکتورهای متمرکز کننده 20
فصل سوم : آبگرمکنهای خورشیدی.. 24
3-1 ) اجزای اصلی آبگرمکن های خورشیدی 25
3-1-1) کلکتور خورشیدی 25
3-1-2) مخزن ذخیره آب گرم.. 25
3-2-1 ) آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی 26
3-2-2) آبگرمکن های خورشیدی با سیستم های جابجایی اجباری 27
3-2-3) آبگرمکن های خورشیدی یکپارچه. 29
فصل چهارم : آنالیز قانون دوم ترمودینامیک... 31
4-1 ) انرژی و قانون اول ترودینامیک... 31
4-2) قانون دوم ترمودینامیک... 32
4-2-1) اگزرژی.. 33
4-2-2)اتلاف اگزرژی و تولید آنتروپی در فرایندهای ترمودینامیکی.. 38
فصل پنچم : آنالیز انرژی و اگزرژی کلکتورهای خورشیدی.. 41
5-1) کلکتور صفحه تخت... 41
5-1-1) آنالیز انرژی.. 41
5-1-2) آنالیز اگزرژی.. 44
5-2) کلکتور لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی.. 47
5-2-1) تحلیل حرارتی.. 47
5-2-2) راندمان انرژی.. 52
5-2-2) راندمان اگزرژی.. 52
فصل ششم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات... 54
6-1) ارزیابی عملی روابط تئوری.. 54
6-1-1) کلکتور صفحه تختف... 55
6-1-2) کلکتور لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی.. 61
6-2) بررسی تاثیر تغییر پارامترهای طراحی بر عملکرد کلکتورها. 66
6-2-1) کلکتور صفحه تخت... 66
6-2-2) کلکتور لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی.. 75
6-3) جمع بندی و پیشنهادات... 77
منابع و ماخذ. 78
فهرست منابع لاتین.. 78
سایتهای اطلاع رسانی.. 80
چکیده انگلیسی.. 81
صفحه عنوان انگلیسی 82
فهرست جدول‌ها
عنوان شماره صفحه
جدول 4-1) مقایسه بین انرژی و اگزرژی.. 34
جدول 6-1) مشخصات کلکتور صفحه تخت مورد استفاده جهت آزمایشات عملی.. 55
جدول 6-2) نتایج آزمایشات عملی کلکتور صفحه تخت... 56
جدول 6-3) مشخصات کلکتور لوله‌ای خلاء مورد استفاده در آزمایشگاه. 61
جدول 6-4) نتایج آزمایشات عملی و تئوری کلکتور لوله‌ای خلاء 62
عنوان شماره صفحه
نمودار 6-1) تغییرات راندمان انرژی کلکتور صفحه تخت بر حسب در دبیهای مختلف.58
نمودار 6-2) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور صفحه تخت بر حسب در دبیهای مختلف.60
نمودار 6-3) تغییرات راندمان انرژی کلکتور لوله‌ای خلاء بر حسب در دبیهای مختلف.64
نمودار 6-4) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور لوله‌ای خلاء بر حسب در دبیهای مختلف.65
نمودار 6-5) تغییرات دمای صفحه جاذب بر حسب تغییرات و دبی جریان.. 67
نمودار 6-6) تغییرات راندمان انرژی کلکتور صفحه تخت بر حسب و دبی جریان ورودی به کلکتور.68
نمودار 6-7) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور صفحه تخت بر حسب و دبی جریان ورودی به کلکتور.69
نمودار 6-8) تغییرات راندمان انرژی و اگزرژی کلکتور را بر حسب تغییرات قطر لوله‌های داخلی کلکتور.70
نمودار 6-9) تغییرات راندمان انرژی کلکتور بر حسب ضخامت عایق پشت کلکتور.71
نمودار 6-10) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور بر حسب ضخامت عایق پشت کلکتور.71
نمودار 6-12) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور بر حسب سرعت وزش باد.72
نمودار 6-13) تغییرات راندمان انرژی کلکتور بر حسب ، برای سه سیال عامل مختلف.73
نمودار 6-14) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور بر حسب ، برای سه سیال عامل مختلف.74
نمودار 6-15) تغییرات راندمان انرژی کلکتور لوله‌ای خلاء بر حسب و دبی جریان ورودی به کلکتور.75
نمودار 6-16) تغییرات راندمان اگزرژی کلکتور لوله‌ای خلاء بر حسب و دبی جریان ورودی به کلکتور.76
فهرست شکل‌ها
عنوان شماره صفحه
شکل 2-1 ) کلکتور صفحه تخت 15
شکل 2-2) کلکتور لوله‌ای خلاء. 16
شکل 2-3 ) کلکتور لوله ای خلاء جریان مستقیم.. 17
شکل 2-5 ) کلکتور لوله ای خلاء با دو لوله‌ی شیشه‌ای.. 18
شکل 2-6) نمای شماتیک کلکتور لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی.. 19
شکل 2-7) کلکتور سهموی خطی.. 21
شکل 2-8) کلکتور فرنل.. 22
شکل 3-1 ) ابگرمکن ترموسیفونی با کلکتور صفحه تخت... 26
شکل 3-2 ) آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی حلقه باز. 27
شکل 3-3) آبگرمکن خورشیدی با سیستم های جابجایی اجباری حلقه باز. 28
شکل 5-1) نمای شماتیک کلکتور صفحه تخت مورد بررسی.41
شکل 5-2) لوله حرارتی در حالت افقی.. 48
شکل 5-3) کلکتور لوله‌ای خلاء با لوله حرارتی مورد بررسی.. 49
شکل 5-4) مدل الکتریکی انتقال حرارت در کلکتور لوله خلاء با لوله حرارتی.49
شکل 6-1) تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه انرژی خورشیدی.. 54