شماره ركورد
25842
شماره راهنما
CHE.ENG2 357
عنوان
مطالعه نظري عملكرد يك آبگرمكن خورشيدي در حالت استفاده از حلالهاي يوتكتيك عميق به عنوان سيال كار: تحليل انرژي، اكسرژي و محيط زيستي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي - محيط زيست
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404.07.21
صفحه شمار
122 ص.
استاد راهنما
دكتر رضا حق بخش
كليدواژه فارسي
كلكتور خورشيدي صفحه تخت , واحد ذخيره انرژي گرمايي , مواد تغيير فاز دهنده , حلال¬هاي يوتكتيك عميق
چكيده فارسي
در دنياي امروز، انرژي تجديدپذير به ويژه انرژي خورشيدي، نقش كليدي در كاهش وابستگي به سوختهاي فسيلي ايفا ميكند. آبگرمكنهاي خورشيدي به عنوان يكي از سيستمهاي كارآمد، با چالش ناپايداري تابش خورشيد روبرو هستند كه با ادغام سيستمهاي ذخيره انرژي گرمايي مبتني بر مواد تغيير فاز دهنده قابل حل است. اين پژوهش بر مقايسه عملكرد حلالهاي يوتكتيك عميق به عنوان مواد تغيير فاز دهنده جديد با پارافين (به عنوان ماده رايج) در يك آبگرمكن خورشيدي صفحه تخت به عنوان سيستم كمكي براي گرمايش هواي ساختمان تمركز دارد. سيستم مورد مطالعه شامل كلكتور خورشيدي صفحه تخت، واحد ذخيره انرژي گرمايي از نوع مخزن پوسته و لوله و تانك ذخيره آب است كه در آن، ماده تغيير فاز دهنده در پوسته قرار مي گيرد و سيال انتقال حرارت در لولههاي واحد ذخيره انرژي گرمايي جريان دارد. اهداف اصلي اين پژوهش شامل مقايسه عملكرد حلالهاي يوتكتيك عميق در مقايسه با پارافين و تحليل اقتصادي و زيستمحيطي بر اساس شاخصهايي مانند صرفهجويي انرژي، كاهش انتشار دي اكسيد كربن و هزينههاي اوليه سرمايهگذاري است. روش تحقيق بر پايه مطالعات نظري، استخراج روابط از منابع معتبر و مدلسازي عددي استوار است. مقايسه عملكرد شامل محاسبه پارامترهاي حداقل كلكتور مورد نياز، انرژي ذخيره و آزاد شده و راندمان اكسرژي در كلكتور است. نتايج نشان دادند كه حلال يوتكتيك عميق كولين كلرايد- تارتاريك اسيد به دليل دارا بودن دانسيته بالاتر، دماي ذوب پايين تر،عملكرد بهتري براي ذخيره سازي انرژي گرمايي در مقايسه با پارافين دارد . ميزان انرژي ذخيره شده در مدت 6 ماه در سيستم مورد مطالعه با استفاده از تركيب كولين كلرايد و تارتاريك اسيد برابر 9712.8 مگا ژول است كه در صورت استفاده از پارافين انرژي ذخيره شده به 9147.6 مگاژول كاهش مي يابد .همچنين براي ذوب كامل 444 كيلوگرم از اين تركيب به حداقل 7 كلكتور خورشيدي صفحه تخت ولي براي ذوب كامل 276 كيلوگرم از پارافين به حداقل 9 كلكتور خورشيدي صفحه تخت نياز است. از منظر زيست محيطي، اين تركيب به دليل انرژي ذخيره شده بيشتر سبب كاهش بيشتر مصرف سوخت هاي فسيلي و كاهش بيشتر در انتشار دي اكسيد كربن مي شود. اين موضوع اهميت كاربرد سيستم هاي نوين ذخيره انرژي در دستيابي به اهداف توسعه پايدار و صرفه جويي انرژي را آشكار مي سازد.
كليدواژه لاتين
Flat Plate Collectors , Thermal Energy Storage Unit , Phase Change materials , Deep Eutectic Solvents
عنوان لاتين
Theoretical investigation on the performance of a solar water heater using Deep Eutectic Solvents as the working fluid by energy, exergy, and environmental analyses
گروه آموزشي
مهندسي شيمي
چكيده لاتين
In todayʹs world, renewable energy, particularly solar energy, plays a key role in reducing dependence on fossil fuels. Solar water heaters, as one of the efficient systems, face the challenge of the intermittency of solar radiation, which can be addressed by integrating thermal energy storage systems based on phase change materials. This research focuses on comparing the performance of deep eutectic solvents as novel phase change materials with paraffin (as a common material) in a flat-plate solar water heater as an auxiliary system for building air heating. The studied system includes a flat-plate solar collector, a shell-and-tube thermal energy storage unit, and a water storage tank, where the phase change material is placed in the shell, and the heat transfer fluid flows through the tubes of the thermal storage unit. The main objectives of this study include comparing the performance of deep eutectic solvents with paraffin, as well as conducting an economic and environmental analysis based on indicators such as energy savings, reduction of carbon dioxide emissions, and initial capital costs. The research methodology is based on theoretical studies, extraction of correlations from reliable sources, and numerical modeling. The performance comparison includes calculating parameters such as the minimum required number of collectors, the amount of energy stored and released, and the exergy efficiency of the collector.The results showed that the choline chloride–tartaric acid deep eutectic solvent, due to its higher density and lower melting temperature, has superior performance for thermal energy storage compared to paraffin. The amount of energy stored over a 6-month period in the studied system using the choline chloride–tartaric acid mixture is 9712.8 MJ, whereas the stored energy decreases to 9147.6 MJ when paraffin is used. Moreover, complete melting of 444 kg of this mixture requires at least seven flat-plate solar collectors, while complete melting of 276 kg of paraffin requires a minimum of nine flat-plate solar collectors. From an environmental perspective, this mixture results in higher stored energy, thereby achieving greater reductions in fossil fuel consumption and carbon dioxide emissions. This highlights the importance of employing advanced energy storage systems in achieving sustainable development goals and enhancing energy conservation.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
158977
نويسنده