ساخت استخر خورشیدی و ارزیابی عملکرد آن با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری رشته مهندسی مکانیک بیوسیستم گرایش انرژی‌های تجدید پذیر، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، ایران

2 استاد گروه مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

با توجه به عدم حضور خورشید از غروب تا طلوع، استفاده از سامانه‌های ذخیره سازی انرژی اهمیت قابل توجهی پیدا می‌کنند. در این پژوهش یک استخر خورشیدی با مقطع دایره‌ای به ارتفاع 120 و قطر 110 سانتی‌متر ساخته شده و استحصال گرما در آن توسط مبدل‌های گرمایی داخلی و خارجی از ناحیه پایینی استخر انجام شد. برای دریافت پایدار گرما، در مبدل گرمایی خارجی از پارافین واکس به عنوان ماده تغییر‌ فاز دهنده (PCM) استفاده گردید. آزمون‌ها در دو روز، بدون ماده PCM و با PCM بررسی و تحلیل شدند. تخلیه گرمایی پارافین واکس حدود 12 ساعت زمان برد. به منظور تحلیل تفاوت‌های دمایی نقطه مرجع مبدل گرمایی خارجی، داده‌ها با استفاده از آزمون تی در دو گروه مستقل از طریق نرم افزار SPSS 16 در سطح معناداری ( P˂ 0.05) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت ( t= 2.09 , p=0.04 ) که این اختلاف معنادار شد. بازده انرژی سامانه بدون PCM و با PCM به ترتیب % 76/0 و % 84/6 بدست آمد لذا در آزمایش با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده بازده انرژی بیشتری حاصل شد. همچنین بازده اکسرژی سامانه در آزمایش بدون PCM و با استفاده از PCM به ترتیب % 11/9 و % 15/9بدست آمد که نشان می‌دهد با مواد تغییر فاز دهنده بازده اکسرژی بیشتری حاصل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Construction of a solar pond and evaluation of its performance with phase change materials

نویسندگان [English]

  • ehsan farsijani 1
  • Hossein Mobli 2
  • Mortaza Aghbashlo 3
1 . PhD Student, Mechanic of Biosystem Engineering minor in renewable energies, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran, Iran.
2 Professor, Department of Mechanical Engineering of Agriculture Machinery, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran, Iran
3 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering of Agriculture Machinery, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

In this research, a solar pond with a circular cross-section with a diameter of 110 and a height of 120 cm was constructed. In this pond, to extract heat from its lower area, an internal and external heat exchanger was considered, which transferred heat from the solar pond to the consumer by circulating fluid in this area. To receive stable heat, paraffin wax phase change materials were used in the external heat exchanger. The tests were performed and analyzed in two days, without paraffin wax and with it. The thermal discharge period of paraffin wax lasted about 12 hours. To analyze the temperature difference of the external heat exchanger, the data were analyzed using a t-test in two independent groups using SPSS 16 software at a significant level (P <0.05), with (t = 2.09, P = 0.04). This difference was significant. The energy efficiency of the system without PCM and with PCM was 76.0% and 84.6%, respectively, which in the experiment using phase change materials, higher energy efficiency was obtained. Also, the exergy efficiency of the system in the experiment without PCM and using PCM was 11.9% and 15.9%, respectively, which was higher in the experiment using phase change materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Solar Pond
  • renewable energy
  • Energy calculations
  • Exergy
  • Phase change materials

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 28 تیر 1400
  • تاریخ دریافت: 04 اسفند 1399
  • تاریخ بازنگری: 07 خرداد 1400
  • تاریخ پذیرش: 28 تیر 1400