دراسة عددية وتجريبية لتحسين الأداء الحراري لنظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية

الباحث

وسام شكر محمود

المشرف

عادل حنون عيال - احلام لعيبي شريجي

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية

الشهادة

ماجستير

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Solar water heater;Thermal performance;Numerical simulation;Experimental study

تظهر الأبحاث أن الوقود الأحفوري سوف ينضب في غضون ثلاثة إلى أربعة ca ge مما يلوث الغلاف الجوي ويسبب تغيرات في درجات الحرارة العالمية. يمكن استخدام الطاقة المتجددة، وخاصة الإشعاع الشمسيء لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية. في المناطق المتجمدة، يشكل استخدام مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة Gass كبيرًا بسبب تجميد الماء داخل النظام. تؤثر ظاهرة التجميد سلباً على أداء المجمع؛ مما يؤدي إلى فشل النظام. في هذه الدراسة، تم إجراء بحث عددي وتجريبي لتحسين الأداء الحراري للمجمعات الشمسية ذات الألواح المسطحة في المناطق الباردة باستخدام نفايات محركات الديزل كمائع بديل كمائع التشغيل. بالإضافة إلى ذلك تم خلط السائل مع الشحوم الاصطناعية بكسر كتلي قدره ZY A و45,7 ALS) الشحوم إلى الزيت)، وتم إضافة عاكسات إلى كلا جانبي المجمع. في هذا السياق، يقوم التعزيز النهائي بإخلاء الهواء من فوق سائل العمل. تم استخدام برنامج Solid 5 إنشاء توزيعات متعددة للزعانف (الأضلاع) في ثلاثة نماذج في طبقة مائع العمل. كما تم استخدام برنامج ن]1لمحاكاة ودراسة التوزيع الأمثل bile jl ومن ثم استخدامه مرة أخرى لمحاكاة ثلاثة موائع عمل عندما يكون المجمع مائلاً ومسطحاً. تم استخدام لوحة التحكم الدقيقة 2560 Arduino Mega لتسجيل درجات الحرارة والتحكم في مضخات الزيت والماء والمراوح في غرفة التجفيفء مع الألواح الشمسية الكهروضوئية التي توفر الطاقة خلال ساعات النهار والبطاريات عند غروب الشمس. أظهرت نتيجة المحاكات أن التوزيع الأمثل Cathe jl (الأضلاع) داخل طبقة المائع هو النموذج (أ). وأظهرت النتائج التجريبية والعددية أن أفضل فرق في درجة الحرارة بين مخرج ومدخل المجمع في الوضع المائل كان 5 درجة مئوية و عددياً 71 درجة مئوية chy pat مقارنة ب ١5 درجة مئوية وعددياً 7 تجريبياً في الوضع الأفقي عند استخدام الزيت بدون إضافات. يحتوي السائل على نسبة كتلة قدرها 75,7، ويتم توفير الماء CAL عند درجة حرارة OY درجة مئوية بواسطة مبادل حراري بمعدل تدفق ١ لتر/دقيقة لمدة ٠١ دقيقة عندما يكون المجمع مائلاً والماء عند درجة حرارة Oe درجة مئوية لمدة OA دقيقة عندما يكون المجمع مستوي. يحتوي السائل على نسبة كتلة تبلغ 5,7/، مما يوفر الحرارة لمدة 1١ دقيقة بعد غروب الشمس مقارنة ب V+ دقيقة للسائل مع نسبة ALS تبلغ 7787 وأقل من T+ دقيقة للزيت بدون إضافات. تبلغ نسبة الكتلة للسائل 5,1/، ويتم توفير الماء الساخن والحرارة من الماء بواسطة المبرد لتزويد غرفة التجفيف لمدة V ساعات ونصفء وتتراوح بين YA و59. وأخيرّاء يوفر السائل الذي تبلغ نسبة كتلته 77,85 غرفة التجفيف لمدة 5 ساعات ونصفء بينما يوفر الزيت بدون إضافات حوالي © ساعات و5١ دقيقة.

Research shows fossil fuels will deplete within three to four decades, polluting the atmosphere and causing global temperature changes. Renewable energy, particularly solar radiation, can be used to convert solar energy into thermal energy. In freezing regions, the use of flat plate solar collectors poses a significant challenge due to water freezing within the system. The freezing phenomenon negatively impacts the collector's performance, leading to system failure. In this study, a numerical and experimental investigation is conducted to enhance the thermal performance of flat plate solar collectors in frigid regions by using diesel engine waste oil as a replacement fluid as the working fluid. In addition, the fluid was mixed with synthetic grease at a mass fraction of 2.86% and 5.7% (mass of grease to oil), and reflectors were added to both sides of the collector. In this context, the final enhancement evacuates the air from above the working fluid. The Solid Works program has been used to create multiple distributions of fins (ribs) in three models in the working fluid layer. Also, a fluent program has been employed to simulate and investigate the optimal distribution of fins, then used again to simulate three working fluids when the collector is inclined and flat. The Arduino Mega 2560 microcontroller board was used to record temperatures, control oil and water pumps, and fans in a drying room, with solar photovoltaic panels providing power during daylight hours and batteries at sunset. The result shows that the optimal distribution of the fins (ribs) inside the fluid layer is Model A. Experimental and numerical results showed that the best temperature difference between the outlet and inlet of the collector in the inclined position was 16.4 °C numerically and 23 °C experimentally, compared to 14 °C numerically and 23 °C experimentally in the horizontal position when using the oil without additives. The fluid has a mass fraction of 5.7% provided hot water at 52 °C by a heat exchanger at a flow rate of 1 L/min for 60 minutes when the collector was inclined and water at 50 °C for 58 minutes when the collector was flat. The fluid has a mass fraction of 5.7%, providing heat for 90 minutes after sunset compared to 60 minutes for the fluid with a mass fraction of 2.86% and less than 30 minutes for the oil without additives. The fluid has a mass fraction of 5.7% and is provided hot water and heat from the water by the radiator to supply the dryness room for 7 and a half hours, fluctuating between 38 and 39. Finally, the fluid with a mass fraction of 2.86% provided the dryness room for 6 and a half hours, and the oil without additives provided around 5 hours and 15 minutes.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب