مقاله شبیه سازی ترمودینامیکی نیروگا ه های دودکش خورشیدی با در نظر گرفتن جاذب سطحی ایده آل

Word 349 KB 35341 14
مشخص نشده مشخص نشده محیط زیست - انرژی
قیمت: ۱,۵۰۰ تومان
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • چکیده

    امروزه نیروگاه های دودکش خورشیدی به دلیل قابلیت تامین توان های الکتریکی بالا مورد توجه متخصصین قرار گرفته و یکی از منابع تولید توان -در مقیاس های ملی - در آینده نزدیک خواهند بود. در این مقاله به بررسی و شبیه سازی ترمودینامیکی عملکرد اولین نمونه نیروگاه دودکش خورشیدی ساخته شده در اسپانیا پرداخته شده است. تعاریف، فرآیندهای فیزیکی و مکانیزم های انتقال حرارت مرتبط مورد بررسی قرار گرفته و روابط هر یک بیان شده است. در ادامه به کمک این روابط تحلیلی، معادلات حاکم بر رفتار هوا به عنوان سیال عامل، در فرآیند کاری این نیروگاه ها تشریح شده است. مقایسه نتایج حاصل از این شبیه سازی با نتایج تجربی در دسترس ، بیانگر انطباق مناسب داده ها می باشد.

     

    مقدمه

    در طی سالهای اخیر با پیشرفت سریع اقتصاد جهانی و افزایش جمعیت و استاندارد سطح زندگی، ذخایر طبیعی و فسیلی با نرخ بسیار بیشتری مورد استفاده و بهره برداری قرار گرفته اند. استفاده از ذخایر فسیلی و قطع درختان سبب شده است تا تغییرات قابل توجهی در شرایط اتمسفری زمین از جمله تولید گازهای گلخانه ای روی بدهد که از مهمترین نتایج آن میتوان به گرم شدن زمین، ذوب شدن مقادیر قابل توجهی

    از کوه های یخی قطبی، بالا آمدن سطح آب دریاها، کاهش گونه های زیستی، اسیدی شدن آب دریاها و بسیاری از اتفاقات زیست محیطی که حیات انسان را بر روی این کره تهدید می- کنند، اشاره کرد . این مسئله پیشرفت و توسعه بسیاری از کشورها را با چالش مواجه ساخته است. استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر میتواند نقش مهمی در حل این چالش بوجود آمده داشته باشد. فن آوری نیروگاه های دودکش خورشیدی یک فن آوری تولید توان در مقیاس بزرگ است که میتواند علاوه بر پرتوهای مستقیم خورشیدی ، پرتوهای غیرمستقیم را نیز جذب کند و بدون بوجود آوردن گازهای گلخانه ای، توان الکتریکی تولید نماید

    یک نیروگاه دودکش خورشیدی

    SCPP) از سه بخش اصلی تشکیل شده است: جمع کننده پرتو های خورشیدی، دودکش خورشیدی (که در وسط جمع کننده قرار داده می شود) و یک تشکیل شده است: جمع کننده پرتوهای  خورشیدی، دودکش

    خورشیدی (که در وسط جمع کننده قرار داده می شود) و یک سیستم مبدل توان PCU) (که شامل یک یا چند توربین و ژنراتور برای تولید توان الکتریکی می باشد ). بواسطه پدپده گرمایش گلخانه ای که در داخل جمع کننده اتفاق می افتد، هوای داخل جمع کننده گرم شده و چگالی آن در مقایسه با چگالی هوای بیرون کاهش می یابد . از این رو به واسطه تاثیرات نیروی شناوری هوای داخل جمع کننده به سمت دودکش جریان یافته و توربینهای تعبیه شده درون دودکش خورشیدی را میچرخاند و در نتیجه به کمک ژنراتور کوپل ( شده به توربین، توان الکتریکی تولید می شود . در شکل ( 1 تصویر شماتیک یک نیروگاه دودکش خورشیدی نمایش داده شده است. توانایی این تکنولوژی در تامین توان های بالا بوسیله ساخت موفقیت آمیز یک نمونه 50 کیلو واتی از نیروگاه های دودکش خورشیدی در مانزانارس اسپانیا تایید شده است. مناسب ترین مکان برای ساخت نیروگاه های دودکش

    خورشیدی بزرگ در بیابان میباشد[ 5]. با توجه به اینکه کشور ما دارای بیابانهای وسیعی است که دماهای بالایی را در طول سال تجربه میکنند، پتانسیل مناسبی برای استفاده از این نوع نیروگاه های خورشیدی در کشور وجود دارد.

    تکنولوژی مورد نیاز این نیروگاه ها ساده و قابل اطمینان بوده و در دسترس کشورهای کمتر توسعه یافت ه نیز می باشد . هزینه نگهداری اندک، عدم نیاز به سوخت وهمچنین عدم نیاز به آب برای خنک کاری از جمله مهمترین فواید نیروگاه های دودکش خورشیدی به شمار می رود. مهمترین مشکل این نیروگاه ها

    راندمان حرارتی پایین آنها است. با این وجود با افزایش طول دودکش این نیروگاه ها می توان راندمان حرارتی را افزایش داد.

    در راستای تولید توان با صرفه اقتصادی، توسط این نیروگاه ها نه تنها به جمع کننده بزرگی برای جذب مقدار زیادی از حرارت خورشید نیاز است، بلکه به دودکشهای بسیار طویلی نیز احتیاج است تا نیروی پیشران و دبی حجمی بالایی را برای چرخاندن توربین های بزرگ فراهم نمایند. از سوی دیگر، این موارد سبب افزایش راندمان کلی نیروگاه و در نتیجه کاهش هزینه تمام شده توان تولیدی میگردند.

    عملکرد نیروگاه های دودکش خورشیدی به کمک روش های تحلیلی، ترمودینامیکی و اخیرا با به کارگیری روشهای عددی، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. در این مقاله معادلات حاکم بر رفتار جریان مورد بررسی قرار گرفته است . سپس معادلات بر مبنای روش حجم محدود گسسته سازی شده اند. با توجه به تقارن محوری موجود در دودکش های خورشیدی، طرح کلی به صورت دو بعدی و متقارن محوری شبیه سازی شده است. برای محاسبه مقادیر کمیت ها بر روی سط وح شبکه های محاسباتی در حل معادلات ممنتوم از روش باد سوم رتبه دوم استفاده شده است. کوپلینگ سرعت- فشار نیز با

    استفاده از روش گام جزئی 3 صورت پذیرفته است. معادلات به به صورت وابسته به زمان و با در نظر گرفتن روش ضمنی مرتبه اول از دیدگاه زمانی گسسته سازی شده اند . برای حل معادلات نیز از نرم افزار فلوئنت استفاده گریده است. با توجه به تغییرات اندک چگالی هوا در داخل نیروگاه دودکش خورشیدی، معادلات حاکم (پیوستگی، ممنتوم و انرژی ) با فرض جریان تراکم ناپذیرحل شده اند. مقادیر فشار بر روی سطوح شبکه های محاسباتی در معادله تصح یح فشار نیز با استفاده از روش PRESTO محاسبه گردیده است. اثرات دما به صورت یک عبارت منبع در معادله ممنتوم اضافه گردیده است تا نیروی شناوری ناشی از کاهش چگالی هوا مطابق روش بوزینیک 4 شبیه سازی شود. با توجه به عدد رینولدز و رایلی جریان شبیه سازی شده، جریان آشفته بوده و ضروری است تا اثرات آشفتگی جریان در محاسبات لحاظ گردد. بدین منظور از مدل دو معادله ای k – e استاندارد استفاده شده  است. از روش دیواره استاندارد برای شبیه سازی جریان آشفته در نزدیکی دیواره ها و تخمین لایه مرزی استفاده شده است.

    پارامترهایی همچون تغییرات دمای سیال عامل (هو ا) درون جمع کننده، تاثیرات مقدار شار دریافتی بر روی راندمان کلی، اثرات متقابل میدانهای سرعت و فشار، میزان انتقال حرارت ، توزیع حرارتی در شارهای خورشیدی مختلف و مقادیر مرتبط با مکانیزم های مختلف انتقال حرارت از مواردی هستند که بررسی و ارزیابی شده اند. در انتها نتایج بدست آمده با نتایج تجربی مقایسه شده و درستی شبیه سازی انجام شده اثبات گردیده است.

    -2 تعاریف

    -1-2 جمع کننده

    یک جمع کننده نیروگاه دودکش خورشیدی شامل شبکه حفاظتی 1 ، ساختار ستونی و سقف شفاف می باشد . یک جمع کننده بزرگ زمانی شکل میگیرد که یک سقف شیشه ای یا پلاستیکی توسط شبکه های حفاظتی چندین متر بر روی سطح زمین گسترش یابد. ارتفاع سقف از روی زمین از لبه ها به سمت مرکز با شیب بسیار ملایمی افزایش مییابد. این امر سبب میشود تا جریان هوا از لبه ها به سمت مرکز با حداقل

    اصطکاک و افت شکل بگیرد . این سقف شفاف پرتوهای مستقیم و غیرمستقیم خورشیدی را از خود عبور داده و به داخل جمع کننده هدایت میکند. از طرف دیگر به دلیل اثر گلخانه ای مانع از خروج پرتوهای تابیده شده از کف جمع کننده، که از این به بعد آنرا زمین می نامیم ، می شود . در نهایت این امر سبب میشود تا سطح کف گرم شده و سبب گرم شدن هوای بین کف و سقف جمع کننده شود . به دلیل نیروی شناوری و امتداد شیب سقف، هوای گرم شده در امتداد شعاعی از لبه های جاذب به سمت مرکز آن (که محل قرار گیری دودکش است)، جریان مییابد. به منظور افزایش ظرفیت ذخیره حرارتی کف جمع کننده، معمولا در کف آن از تجهیزاتی نظیر تانکرهای آب استفاده می گردد . در شبیه سازی حاضر فرض شده است که کف جمع کننده دارای  خاصیت جذب کنندگی ایده ال است، بدین معنی که تمامی تابش دریافتی از خورشید را جذب و به حرارت تبدیل میکند.

  • فهرست:

    ندارد.
     

    منبع:

    ندارد.

مقدمه: در شرايط کنوني، تلاش در جهت خودکفايي و رفع وابستگي هاي تکنولوژي کشورمان، يکي از مبرمترين وظايف آحاد ملت ايران است و هرکس بنابه موقعيت خويش بايستي در اين راستا گام بردارد. يکي از صنايع کشور که پيشرفت ديگر صنايع در گرو پيشرفت و توسعه آن اس

آينده انرژي از انقلاب صنعتي يعني 200 سال پيش تاکنون بشر به سوخت فسيلي وابسته بوده است حتي تصور تغيير اين وضعيت نيز دشوار است. احتمال کاهش مصرف وجود دارد اما توقف استفاده از سوخت فسيلي غيرممکن است زيرا مسلماً جايگزين مناسبي براي آن وجود ندارد. غي

پیل های خورشیدی زمینی که معمولاً از سیلسیوم تک بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی که نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است که با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می کند. یک لایه بالایی از نوع n که تشکیل دهنده پیوند pn است برای این که مقاومت اندکی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده ...

در شرایط کنونی، تلاش در جهت خود کفایی و رفع وابستگی های تکنولوژی کشورمان، یکی از مبرمترین وظایف آحاد ملت ایران است و هر کس بنا به موقعیت خویش بایستی در این راستا گام بردارد. یکی از صنایع کشورمان که پیشرفت دیگر صنایع در گرو پیشرفت و توسعه آن است صنعت برق می باشد. نیروگاههای موجود تولید برق، از تکنولوژی بسیار بالایی برخوردارند، بطوریکه در حال حاضر طراحی و ساخت آنها در انحصار چند ...

کریستال سیلیکون سی-اس آی سی اس آی، اصلی‌ترین ماده تجاری در تولید سلولهای خورشیدی است و به اشکال مختلفی استفاده می شود: سیلیکون های تک کریستالی ، سیلیکون های چند کریستالی و سیلیکون لایه نازک .تکنیکهای مرسوم برای تولید کریستالین سیلیکون شامل : روش چوکرالسکی، روش محدوده شناور و روشهای دیگری نظیر ریخته‌گری می باشد. زدودن ناخالصیها از سیلیکون اهمیت بسیاری دارد. این عمل با کمک ...

کریستال سیلیکون سی-اس آی سی-اس آی، اصلی‌ترین ماده تجاری در تولید سلولهای خورشیدی است و به اشکال مختلفی استفاده می شود: سیلیکون های تک کریستالی ، سیلیکون های چند کریستالی و سیلیکون لایه نازک .تکنیکهای مرسوم برای تولید کریستالین سیلیکون شامل : روش چوکرالسکی، روش محدوده شناور و روشهای دیگری نظیر ریخته‌گری می باشد. زدودن ناخالصیها از سیلیکون اهمیت بسیاری دارد. این عمل با کمک ...

موضوع : علم تکنولوژي مواد فصل اول طبقه بندي مواد کار 1- طبقه بندي مواد کار 1-1- تعريف تکنولوژي مواد: علمي که درباره استخراج، تصفيه، آلياژ کردن، شکل دادن، خصوصيات فيزيکي، مکانيکي، تکنولوژيکي، شيميايي و عمليات حرارتي بحث مي‌کند، تکنولوژي

اولین آلاینده‌های هوا احتمالا دارای منشأ طبیعی بوده‌اند. دود ، بخار بدبو ، خاکستر و گازهای متصاعد شده از آتشفشانها و آتش‌سوزی جنگلها ، گرد و غبار ناشی از توفانها در نواحی خشک ، در نواحی کم‌ارتفاع مرطوب و مه‌های رقیق شامل ذرات حاصل از درختهای کاج و صنوبر در نواحی کوهستانی ، پیش از آنکه مشکلات مربوط به سلامت انسانها و مشکلات ناشی از فعالیتهای انسانی محسوس باشند، کلا جزئی از محیط ...

آتشفشان يک ساختمان زمين شناسي است که به وسيله آن مواد آتشفشاني (به صورت مذاب ، گاز ، قطعات جامد ياهر 3)از درون زمين به سطح آن راه مي يابند. انباشتگي اين مواد در محل خروج، برجستگي هايي به نام کوه آتشفشان ايجاد مي نمايد. آتشفشان يکي از پديده هاي طبي

در سال 1350 مشانیر با عنوان شرکت سهامی خدمات مهندسی آب و برق شروع به کار کرد و در سال 1359 به ثبت رسید و متناسب با افزایش نیاز صنعت آب و برق گسترش یافته و با داشتن شرایط مناسب در زمینه نیروی متخصص در زمینه های مختلف علمی و صنعتی بعنوان یکی از بزرگترین شرکتهای مهندسی مشاور قادر می‌باشد در طرحهای زیر بنایی و پروژه های صنعتی در حد استانداردهای معتبر خدمات فنی مهندسی و مشاوره ای ...

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول