دانلود مقاله ی ترجمه شده ی مهندسی مکانیک انرژی حرارتی کلی و آنالیز اکسرژی ترکیبی آرایه حرارتی فتوولتائیک Overall thermal energy and exergy analysis of hybrid
photovoltaic thermal array فایل ترجمه به صورت ورد وقابل ویرایش تعدادصفحات 15
برای دریافت رایگان اصل مقاله اینجا کلیک کنید
چکیده
در این مقاله،آنالیز انرژی حرارتی کلی و آنالیز اکسرژی برای تنظیمات مختلف از ترکیب فتوولتائیک حرارتی (PVT) آرایه صورت گرفته است. آرایه PVT ترکیبی (10.08 متر 2.16 متر) یک سلسله و ترکیبات موازی ازتعداد36 ماژول های PV است.یک مدل انتقالی بعدی برای برای آرایه PVT ترکیبی با استفاده از معادلات انتقال حرارت پایه توسعه داده شده است.بر اساس این مدل تلاش شده که یک آرایه PVT ترکیبی مناسب برای شرایط مختلف آب و هوایی هندوستان (بنگلور، جادهاپور، دهلی نو، و سرینگر)انتخاب شود. بر اساس انرژی با درجه بالا (برای مثال افزایش کلی اکسرژی)،مورد III،به عنوان مناسب ترین پیکر بندی انتخاب شده است،چرا که اکسرژی کلی برای مورد III 12.9٪ بالاتر از مورد-II است.انرژی حرارتی کلی و اکسرژی به دست آمده برای بنگور به ترتیب 104×4.54و 104×2.07کیلو وات ساعت است که که در مقایسه با دیگر شهرستانها در بالاترین نرخ خود است. 1.مقدمه انرژی نیروی محرکه مهمی در سوخت های اقتصاد یک ملت و عامل مهمی در توسعه اقتصادی است.طی سه دهه گذشته،پژوهش های قابل توجهی در زمینه سلول های (پیل)خورشیدی و مدل های فتوولتائیک (PV) انجام گرفته است.سندبرگ و همکاران(1988)طرخ های مختلفی از ورودی ها به منظور کاهش اتلاف از سیستم ترکیبی PVT را مورد مطالعه قرار دادند و آنها مطرح کردند که برنامه pvبا انرژی خورشیدی تابشی و از گرمای برنامه pvکه به کمک هم رفت و تابش به شکاف هوایی منتقل شده،حرارت دیده است. بوچر و همکاران(1998)عوامل مسول برای انحراف عملکرد مدل pv از درجه بندی آنها در شرایط آزمون استاندارد را بررسی کردند(STC). جونز و آندروود (2001)منحنی دمای pv را در شرایط غیر یکنواخت با توجه به زمان،در مورد مطالعه قرار دادند. لی و همکاران. (2001) و چو و همکاران. (2003) نتایج مدل سازی مهمی را در هوا سرد شده ماژول PV ارائه دادند.ون هلدن و همکاران(2004) مشاهده کردند که 80درصد از انرژی خورشیدی تابشی توسط جمع کننده های pv جذب می شوند اما تنها بخشی کوچکی از آن به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و و باقی مانده به عنوان انرژی حرارتی از بین می رود.او و و همکاران (2006)از تکنولوژی جمع کننده PVTترکیبی با استفاده از آب/هوا به جای مایع خنک کننده ب عنوان راه حلی برای بهبود عملکرد انرژی استفاده کردند.بهره وری از جمع کننده های آب/هوا PVT به پارامترهای مختلفی بستگی دارد؛مهم ترین آنها نرخ دبی جرمی،گرمای ویژه،شکل هندسی جمع کننده و...هستند. ممکن است مشاهده شود که، برای همین دبی جرمی و هندسه، ظرفیت حمل حرارت آب نسبت به هوا بیشتر است که منجر به راندمان حرارتی بالاتر برای جمع کننده های PVT آب سرد می شود، اما راندمان الکتریکی با توجه به حرارت بالاتر سلول کم است. در مقابل، راندمان حرارتی آرایه های PVT هوا سرد به علت ظرفیت گرمایی پایین کم خواهد بود، اما راندمان الکتریکی به دلیل دمای نسبتا پایین تر سلول بالا است. امکان تولید برق و انرژی حرارتی از یک ماژول PV تجاری قبول شده به عنوان یک PVT جمع کننده های خورشیدی هوا خواه با جریان هوا فشرده یا طبیعی در کانال و توسط تونی و تریپاناگنوستوپلوس (2007) نشان داده شد. شرح مختصری از تئوری و ماکنیسم ساخت سیستم های یکپارچه ی فتوولتائیک حرارتی ( BIPVT ) توسط ابراهیم و همکاران (2007) ارائه شد. . (2007) . نایاک و تیواری (2008) تجزیه و تحلیل انرژی و اکسرژیPVT همراه با یک گلخانه خورشیدی را انجام دادند. آنها مشاهده کردند که راندمان اکسرژی PVT گلخانه خورشیدی 4 ٪ است. . دوبی و همکاران (2009) بیان تحلیلی برای راندمان الکتریکی ماژول PV با و بدون جریان به عنوان تابعی از آب و هوا و پارامتر های طراحی را ایجاد کردند و دریافتند که ماژول PV شیشه به شیشه دارای مجرا راندمان الکتریکی بالاتر و همچنین خروجی درجه حرارت هوای بیشتر می دهد، به عبارتی راندمان حرارتی بالاتری می دهد. دوبی و تیواری (2009) تجزیه و تحلیل دقیقی از انرژی حرارتی، اکسرژی و عملکرد انرژی الکتریکی با تغییر تعداد جمع کننده ها با در نظر گرفتن چهار شرایط آب و هوایی ایجاد کردند. مرکالدو و همکاران (2009) تجزیه و تحلیلی در مورد مسائل معماری و پیشرفت های فنی ارائه دادند. آگراوال و تیواری (2011) مفهوم اتصالات متوالی و موازی کاشی های حرارتی سلول های خورشیدی میکرو کانال برای تجزیه و تحلیل انرژی و اکسرژی کلی از ترکیبی ماژول میکرو کانالPVT ارائه کردند. . آگراوال و تیواری (2011) روی تنظیمات مختلف میکروکانال کاشی های حرارتی سلول های خورشیدی صیقلی شده مطالعه کردند و نتایج تک کاشی را اعتبار بخشیدند.جمع کننده ی هیبرید صفحه ی صاف صیقلی شده ی تک PVT کارآمد برای سیستم آب گرم خانگی توسط دوپیارت و همکاران (2011) مورد مطالعه قرار گرفت و آنها دریافتند که ورقه ورقه شدن مستقیم سلول های sc-Si PV بر روی یک مبدل حرارتی فلزی بهینه سازی شده منجر به بهترین نتایج در میان دیگر مفاهیم بررسی شده می شود. نورتون و همکاران (2011) مفهوم افزایش عملکرد ساخت فتوولتائیک یکپارچه را ارائه دادند. بسیاری از تولید کنندگان وجود دارند که جمع کننده ی PVT تجاری را تامین می کنند، برای مثال گرامر سولار- آلمان و سان مکس سولار- نیویورک و غیره. در این مقاله، ارزیابی عملکرد از نظر انرژی و اکسرژی کل به منظور یک آرایه PVT هیبرید برای بهینه سازی پیکربندی های جریان های مختلف ماژول های PVT ترکیبی صورت گرفت.همچنین تلاش شد برای بررسی افزایش انرژی و اکسرژی برای شرایط مختلف آب و هوایی هند. برای ایجاد شرایط مختلف آب و هوایی هند چهار شهرستانها (بنگلور، جادهاپور، دهلی نو، و سرینگر) در نظر گرفته شد. معیار طبقه بندی آب و هوای هند (بانسال و مینک، 1988) در جدول 1 آورده شده است. علاوه بر این، این شهرستانها تحت چهار شرایط مختلف آب و هوایی هند طبقه بندی شده اند. چهار نوع شرایط آب و هوایی تعریف شده اند: نوع الف (روز صاف): نسبت انتشار روزانه به تابش روزانه جهانی کمتر یا مساوی 0.25 و ساعات تابش بیشتر یا مساوی 9 ساعت است. نوع ب (روز مه آلود): نسبت انتشار روزانه به تابش روزانه جهانی بین 0.25 و 0.5 و ساعات تابش بین 7 تا 9 ساعت است. نوع ج (روز مه آلود و ابری): نسبت انتشار روزانه به تابش روزانه جهانی بین 0.5 و 0.75 و ساعات تابش بین 5 تا 7 ساعت است. نوع د (روزهای ابری): نسبت انتشار روزانه به تابش روزانه جهانی بزرگتر از 0.75 و ساعات تابش کمتر یا مساوی 5 ساعت است. 2- توضیحات سیستم این سیستم متشکل از یک آرایه PVT (10.08 متر در 2.16 متر) می باشد که دارای 36 عدد ماژول PV (شیشه ای یا tedlar) و هر ماژول PV (1.12 متر در 0.54 متر) شامل 36 عدد سلول خورشیدی می باشد، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. اگر خروجی یک ماژول PV به ورودی ماژول PV دوم و خروجی ماژول PV دوم به ورودی ماژول PV سوم و به همین ترتیب متصل شود، اتصال سری نامیده می شود. به طور مشابه اگر ورودی و خروجی هر ماژول PV مشابه باشد به عنوان اتصال موازی نامیده می شود. تجزیه و تحلیل و بهینه سازی نظری بر روی یک نمونه اولیه از آرایه PVT هیبرید انجام شد. برای تجزیه و تحلیل حاض، تنظیمات زیر آرایه در نظر گرفته شد: (الف) مورد1: 4ستون و هر کدام دارای 9 ماژول PV در مجموعه ای به صورت موازیمتصل می شوند (شکل 1- الف). (ب) مورد2: 9 سطر و هر کدام دارای 4 ماژول PV در مجموعه ای به صورت موازی متصل می شوند (شکل 1- ب). (ج) مورد3: 2ستون یکپارچه و هر کدام دارای 18 ماژول PV در مجموعه ای به صورت موازی متصل می شوند( شکل1-ج). (د) مورد4: 3 ردیف یکپارچه و هر کدام دارای 12 ماژول PV در مجموعه ای به صورت موازی متصل می شوند (شکل 1-د). 3- مدل سازی حرارتی به منظور نوشتن معادله تعادل انرژی ماژول PV، مفروضات و روش مشابه آگراوال و تیواری (2011) در نظر گرفته شده است: 3-1- برای سلول های خورشیدی ماژول PV معادله تعادل انرژی برای سلول های خورشیدی ماژول PV می تواند به این شکل نوشته شود: میزان انرژی خورشیدی موجود در ماژول PV= میزان کل حرارت از دست رفته از سطح بالای سلول به محیط + میزان کل انتقال حرارت از سلول به سطح پشتی تدلار + میزان انرژی الکتریکی تولید شده از معادله (1)، بیان درجه حرارت عبارت است از: بیان برای راندمان الکتریکی وابسته به درجه حرارت از یک ماژول PV می تواند به شکل ایوانز (1981) و اسکات (1985) نوشته شود: 3-2- برای سطح پشتی تدلار مقدار انتقال حرارت از سلول به سطح پشتی تدلار = مقدار حرارت انتقال یافته از سطح پشتی تدلار به جریان سیال 3-3- برای جریان هوا در زیر تدلار مقدار انتقال حرارت به جریان سیال = انتقال حرارت کلی از جریان سیال به محیط + مقدار انتقال حرارت از سطح پشت تدلار به جریان سیال
مقاله ی ترجمه شده ی مهندسی مکانیک انرژی حرارتی کلی و آنالیز اکسرژی ترکیبی آرایه حرارتی فتوولتائیک