عنوان
مدلسازي عددي فرآيند ترموهيدروليك در لوله جاذب نيروگاه خورشيدي متمركز براي توليد همزمان آب شيرين و برق
نويسنده اصلي
علي رستمي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
در اين پايان‌نامه به مدلسازي عددي فرآيند ترموهيدروليك در لوله‌ي جاذب كلكتور سهموي خطي نيروگاه خورشيدي متمركز با توليد مستقيم بخار و بهبود فرآيند انتقال حرارت در لوله‌ي جاذب پرداخته شده است. در ابتدا براي ارزيابي فرآيند ترموهيدروليك از مدل‌هاي يكپارچه استفاده شده تا حالت‌هاي عملكرد بحراني سيستم مشخص گردد. در همين راستا، تأثير شدت تابش مستقيم خورشيد بر الگوي جريان در بخش دو فاز و مشخصه‌هاي ترموهيدروليكي شامل دما، فشار و كسر حجمي در طول لوله‌ي جاذب بررسي شده است. كيفيت بخار در بخش جداسازي ثابت و برابر 8/0 درنظر‌گرفته‌شده است.
با توجه به نتايج، با كاهش شدت تابش مستقيم خورشيد الگوي لايه‌بندي شده الگوي غالب جريان در بخش دو فاز مي‌باشد كه اين شرايط منجر به ايجاد گراديان دماي بالا در لوله‌ي جاذب و شكل‌گيري تنش‌هاي حرارتي مي‌شود. با توجه به‌اينكه توزيع شار حرارتي در محيط پيراموني لوله‌ي جاذب، توزيع غير يكنواخت مي‌باشد به همين دليل لوله‌ي جاذب تحت اثر گراديان‌هاي شديد دمايي و تنش‌هاي حرارتي قرار مي‌گيرد. در برخي موارد اين گراديان دما باعث كمانش موجي لوله‌ي جاذب شده و باعث شكسته‌شدن لوله‌ي شيشه‌اي مي‌گردد. پس از تعيين شرايط بحراني عملكرد سيستم، استفاده از نوار تابيده شده در بخش مافوق گرم براي كاهش گراديان دماي محيطي ارائه شده است.
براي بررسي بهبود انتقال حرارت با استفاده از نوار تابيده‌شده در لوله‌ي جاذب كلكتور سهموي خطي با سيال عامل بخار مافوق‌گرم از حل عددي مبتني بر روش حجم محدود استفاده شده است. رژيم جريان، رژيم آشفته مي‌باشد و براي مدل سازي آشفتگي از مدل RNG k-εاستفاده شده است. براي اعتبار سنجي نتايج عددي از روابط تجربي موجود بهره گرفته شده است. تاثير پارمترهاي هندسي نوارتابيده شده، دماي سيال و عدد رينولدز در عدد ناسلت و ضريب اصطكاك مورد بررسي قرار گرفته است. محاسبات عددي با استفاده از نرم افزار فلوئنت در محدوده عدد رينولدز 200000 تا 978772، نسبت لقي در محدوده‌ي صفر تا 5/0 و نسبت پيچش 5/2 الي 10 انجام شده است. نتايج حاصل بيانگر بهبود توزيع دما در جداره لوله‌ي جاذب و كاهش 45 درصدي گراديان دماي محيطي و افزايش 20 درصدي فاكتور بهبود انتقال حرارت مي‌باشند.
واژه‌هاي كليدي: توليد مستقيم بخار، نوار تابيده شده، ترموهيدروليك، نيروگاه خورشيدي متمركز
شماره ركورد
188787
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
تبديل انرژي
استاد راهنما
سيد مصطفي حسينعلي پور - غلامرضا شهرياري مقدم