بهبود راندمان جذب انرژی خورشیدی: طراحی نوآورانه برای کلکتورهای سهموی خطی با استفاده از ساختارهای بیضوی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران

چکیده
انرژی تجدیدپذیر به عنوان منبعی پایدار و بدون آلاینده رو به گسترش است و افزایش راندمان آن اهمیت دارد. انرژی خورشیدی که از قرن نوزدهم مورد توجه قرار گرفت، یکی از این منابع است. یکی از روش‌های بهره‌برداری، تکنولوژی‌های متمرکز کننده نور مانند کلکتورهای سهموی خطی است که در کنار نیروگاه‌های سوخت فسیلی در کشور ما کاربرد دارد. در این سیستم‌ها نور خورشید توسط بازتابنده‌ها به جاذب حرارتی برخورد کرده و انرژی خود را منتقل می‌کند. این مقاله به بررسی ساختار هندسی اشکال بیضوی به عنوان جسم تاریک و طراحی سه نمونه آزمایشی می‌پردازد: 1) ساختار شاهد با جاذب دایره‌ای، 2) ساختار اولیه با جاذب گنبدی و 3) ساختار بیضوی با حداکثر جذب انرژی که عملکرد بهتری دارد. مساحت دریافتی 0/28×0/6 مترمربع است و می‌توانند 250 میلی‌لیتر آب را گرم کنند. حداکثر دماهای مشاهده شده به ترتیب 46/9، 54/1 و 63/5 درجه سانتی‌گراد است که نمونه بیضوی 16/6 درجه دمای بیشتری نسبت به شاهد دارد. طراحی با نرم‌افزارهای کورل دراو و سالیدورک انجام شد و داده‌ها در کامسول شبیه‌سازی شدند که با نتایج آزمایش مطابقت خوبی داشت. شبیه‌سازی نشان داد که نمونه شاهد فقط یک بار بازتاب نور دارد، در حالی که ساختار بیضوی با کاهش سطح دهانه و متمرکزسازی پرتوها، برخورد چندباره پرتوهای بازتابی را با جاذب افزایش داده و جذب انرژی را بهبود می‌بخشد. به‌طور کلی، راندمان حرارتی ساختار بیضوی نسبت به شاهد حدود 35 درصد بیشتر است که بیانگر عملکرد بهتر و کاربردی‌تر بودن آن در سیستم‌های متمرکز کننده نور است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 15 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 18 فروردین 1404
  • تاریخ بازنگری 11 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 12 دی 1404