• شماره ركورد
    24333
  • شماره راهنما
    MEC2 269
  • عنوان

    شبيه‌سازي عددي خنك‌كاري سلول‌هاي خورشيدي به كمك مواد تغيير فازدهنده

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك - تبديل انرژي
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1403/11/02
  • صفحه شمار
    89 ص.
  • استاد راهنما
    عليرضا دستان , فريبرز كريمي طالخونچه
  • كليدواژه فارسي
    پنل‌هاي خورشيدي , مواد تغيير فازدهنده , پره‌هاي خنك‌كننده , نانوذرات , كاهش دما پنل
  • چكيده فارسي
    پنل‌هاي خورشيدي به‌عنوان يكي از منابع انرژي تجديدپذير مهم در دنياي امروز شناخته مي‌شوند. با اين حال، عملكرد دمايي اين سيستم‌ها تحت تأثير شرايط محيطي قرار دارد و در نتيجه، بهبود عملكرد آنها در برابر تغييرات دما به يكي از چالش‌هاي اصلي در صنعت انرژي خورشيدي تبديل شده است. به همين منظور در اين پژوهش، به تحليل و شبيه‌سازي عملكرد دمايي پنل‌هاي خورشيدي در شرايط واقعي محيطي به صورت عددي و با استفاده از نرم‌افزار انسيس فلوئنت پرداخته شده است و سعي شده راهكارهايي نوآورانه براي كاهش دماي پنل‌ها و افزايش كارايي آنها پيشنهاد شود. همچنين برخلاف بسياري از مطالعات انجام شده كه توجه كمي به تأثير عوامل محيطي بر عملكرد پنل‌ها دارند، اين تحقيق به‌ويژه به شرايط اقليمي و عوامل محيطي خاص شهر اصفهان توجه كرده است. هدف اصلي اين مطالعه، شناسايي و ارائه راهكارهايي مؤثر به‌منظور كاهش دماي پنل‌هاي خورشيدي است. اين اقدامات به‌طور مستقيم به افزايش بازدهي و طول عمر پنل‌ها كمك كرده و باعث بهبود عملكرد سيستم‌هاي خورشيدي در مناطق با شرايط خاص اقليمي مي‌شود. در اين تحقيق، ابتدا تركيب مواد تغيير فازدهنده و پره‌ها به‌عنوان روشي نوين براي خنك‌كاري پنل‌ها مورد استفاده قرار گرفت. نتايج شبيه‌سازي‌هاي عددي نشان داد كه اين تركيب تأثير چشمگيري در كاهش دماي پنل‌ها دارد، مشروط بر آنكه عمق محفظه بهينه انتخاب شود. به‌عنوان نمونه، استفاده از عمق 80 ميلي‌متر قادر بود دماي پنل را حدود 9 درجه نسبت به عمق 60 ميلي‌متر كاهش دهد. در مرحله دوم، تأثير استفاده از پوشش‌هاي عايق حرارتي مورد بررسي قرار گرفت. اين پوشش‌ها به منظور جلوگيري از انتقال حرارت به محيط اطراف پنل و بهبود عملكرد خنك‌كاري مورد آزمايش قرار گرفتند. با اين حال، نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان داد كه استفاده از پوشش‌هاي عايق حرارتي تأثير قابل توجهي در بهبود عملكرد دمايي پنل‌ها نداشت. در نهايت، تأثير افزودن نانوذرات با كسر حجمي 4 و 6 درصد به مواد تغيير فازدهنده نيز مورد ارزيابي قرار گرفت. نانوذرات با هدف افزايش سرعت ذوب مواد تغيير فازدهنده و بهبود فرآيند انتقال حرارت افزوده شدند، و مشخص شد كه اگرچه افزودن و افزايش كسر حجمي باعث افزايش سرعت ذوب ماده تغيير فازدهنده خواهد شد، اما در نهايت تأثير چنداني در كاهش دماي نهايي پنل‌ها نداشتند. اين پژوهش با استفاده از شبيه‌سازي‌هاي دقيق عددي، راهكارهاي مؤثري براي مقايسه سيستم‌هاي خنك‌كاري پنل‌هاي خورشيدي در شرايط اقليمي خاص ارائه مي‌دهد. نتايج اين تحقيق مي‌توانند به افزايش بازدهي و طول عمر پنل‌هاي خورشيدي كمك كرده و به عنوان مبناي طراحي سيستم‌هاي خورشيدي پيشرفته در اين مناطق اقليمي قرار گيرند.
  • كليدواژه لاتين
    Solar panels , Phase change materials (PCMs) , Cooling fins , Nanoparticles , Panel temperature reduction
  • عنوان لاتين
    Numerical Simulation of Solar Cell Cooling Using Phase Change Materials
  • گروه آموزشي
    مهندسي مكانيك
  • چكيده لاتين
    In this research, the performance of solar panels under realistic environmental conditions is analyzed and simulated using ANSYS Fluent software. Unlike many existing studies that pay little attention to the impact of environmental factors on panel performance, this study specifically focuses on the climatic conditions and environmental factors of Isfahan city. The primary aim of this study is to identify and propose effective solutions to reduce the temperature of solar panels. These measures directly contribute to enhancing the efficiency and lifespan of the panels, leading to the optimization of solar system performance in areas with specific climatic conditions. In this study, a combination of phase change materials and fins is utilized as a recently proposed method for cooling the panels. The results of numerical simulations showed that this combination has a significant impact on reducing the temperature of the panels, provided that the optimal chamber depth is selected. For example, using a depth of 80 mm led to a reduction in the panel temperature by approximately 9°C compared to a depth of 60 mm. In the second stage, the effect of thermal insulating coatings was examined. These coatings were tested to prevent heat transfer to the surrounding environment and improve the cooling performance. However, simulation results revealed that the use of thermal insulating coatings did not have a significant impact on improving the thermal performance of the panels. Finally, the impact of adding Aluminum Oxide nanoparticles with volume fractions of 4% and 6% to the phase change materials was also eva‎luated. The nanoparticles were added to increase the melting rate of the phase change materials and enhance the heat transfer process. It was found that although adding nano-particles and increasing their volume fraction increased the melting rate of the phase change material, it did not significantly reduce the final temperature of the panels. This research, through precise numerical simulations, provides effective solutions for optimizing solar panel cooling systems in specific climatic conditions. The results of this study can contribute to enhancing the efficiency and lifespan of solar panels and can serve as a basis for designing advanced solar systems in these climatic regions.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    119784
  • نويسنده

    زاغيان، عرفان