|
|
تحلیل انرژی و اکسرژی سامانهی گرمایش گلخانه مجهز به متمرکزکنندهی سهموی خطی و جمعکنندهی صفحه-تخت خورشیدی
|
|
|
|
|
نویسنده
|
ضیاءالدینی ابوالفضل ,مرتضی پور حمید ,شمسی محسن ,صرافی امیر
|
منبع
|
ماشين هاي كشاورزي - 1398 - دوره : 9 - شماره : 2 - صفحه:439 -453
|
چکیده
|
تغییرات درجه حرارت بهطور قابل ملاحظهای بر کیفیت و کمیت محصول تولید شده در گلخانه اثر میگذارد. از این رو، یکی از مهمترین نیازهای کشت گلخانهای در فصلهای سرد، سامانهی تامین حرارت است. در تحقیق حاضر، یک سامانهی ترکیبی گرمایش خورشیدی برای گلخانه، بهصورت تئوری و تجربی، مورد بررسی قرار گرفت. سامانهی مورد نظر دارای یک متمرکزکنندهی سهموی خطی، یک جمعکنندهی صفحه تخت خورشیدی و مخزن ذخیره حرارت بود. جمعکنندهی صفحه تخت در داخل گلخانه نصب شد تا در شب نقش تبادل حرارت ذخیره شده در مخزن، با محیط گلخانه را برعهده داشته باشد. تحلیل انرژی و اکسرژی سامانه انجام و معادلات بهدستآمده با استفاده از دادههای تجربی اعتبارسنجی شدند. نتایج تحقیق نشان داد که با توجه به معیارهای آماری ضریب همبستگی و ریشهی میانگین مربعات خطا، دادههای نظری با دقت قابل قبولی نتایج تجربی را پیشبینی کردند. افزایش دبی سیال عبوری در متمرکزکننده موجب افزایش دمای خروجی آن و کاهش دمای خروجی جمعکنندهی صفحه تخت شد. بیشترین بازده اکسرژی متمرکزکننده و جمعکنندهی صفحه تخت، بهترتیب در دبیهای 1.5 و 0.5 کیلوگرم بر دقیقه بهدست آمدند. در مجموع، بالاترین مقدار ذخیره انرژی در مخزن، در دبی سیال عبوری 0.5 کیلوگرم بر دقیقه مشاهده گردید. بنابراین، استفاده از این دبی جریان در متمرکزکننده، برای کار با سامانهی مورد نظر، پیشنهاد گردید.
|
کلیدواژه
|
اعتبارسنجی، انتقال حرارت، بازده اکسرژی، ذخیره انرژی، متمرکز کننده ی سهموی خورشیدی
|
آدرس
|
دانشگاه شهید باهنر کرمان, دانشکده کشاورزی, بخش مهندسی مکانیک بیوسیستم, ایران, دانشگاه شهید باهنر کرمان, دانشکده کشاورزی, بخش مهندسی مکانیک بیوسیستم, ایران, دانشگاه شهید باهنر کرمان, دانشکده کشاورزی, بخش مهندسی مکانیک بیوسیستم, ایران, دانشگاه شیهد باهنر کرمان, دانشکده فنی و مهندسی, بخش مهندسی شیمی, ایران
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Energy and Exergy Analysis of a Greenhouse Heating System Equipped with a Parabolic Trough Concentrator and a Flat Plate Solar Collector
|
|
|
Authors
|
Ziaaddini A ,Mortezapour H ,Shamsi M ,Sarafi A
|
Abstract
|
Introduction;Greenhouse cultivation has been increased in response to population growth, reduction in available supplies and arable lands and raising the standards of living. The quality and quantity of the products are profoundly affected by the greenhouse temperature. Therefore, providing an appropriate heating system is an elementary requirement for greenhouse cultivation. A number of factors such as glazing material, greenhouse configuration, product type, and climate conditions should be considered to design a greenhouse heating system.;Due to the environmental concerns associated with the fossil fuels, renewable energypowered heating systems such as geothermal, solar and biomass are increasingly considered as the alternative or supplementary to the traditional fossil fuel heating equipment in greenhouses. In this way, a number of researchers have developed different greenhouse heating systems to reduce fossil fuel consumption. In Iran, because of appropriate available solar irradiance, the solar heating systems can be efficiently employed for greenhouse cultivation.;A compound solar greenhouse heating system was experimentally and analytically investigated in the present study. To verify the obtained heat transfer equations, a set of experiments were carried out at Biosystems Engineering Campus of the Shahid Bahonar University of Kerman.; Material and Methods;The designed system was comprised of a Parabolic Trough solar Collector (PTC), a dualpurpose modified Flat Plate solar Collector (FPC) and a heat storage tank. The modified FPC was located inside the greenhouse to act as a heat exchanger to transfer the stored heat to the greenhouse atmosphere during the night. The FPC also collects the solar radiations during the sunshine hours to enhance the thermal energy generation. Heat transfer equations of the PTC and the FPC were written and the useful energy gain of the heating system was determined at the quasistatic condition during the day. Experimental verification of the analytical models was conducted using regression coefficient (r) and root mean square percent deviation (e) criteria as follows:;where Xi and Yi are respectively the ith analytical and experimental data and n shows the number of observations.; Exergy analysis of the PTC and the FPC were carried out and the effect of the different fluid flow rates through the PTC on the exergy efficiency of the different components was investigated using the experimental data.;Results and Discussion;Increasing the fluid flow rate increased outlet temperature of the PTC due to the increase in heat removal factor and inlet temperature; whereas, caused a reduction in outlet temperature of the FPC. Since the thermal efficiency of the PTC improved with the fluid flow rate, the PTC fraction enhanced when the flow rate increased from 0.5 to 1.5 kg min1. However, the PTC fraction values were less than 50% and sometimes have dropped below zero.;The exergy efficiency of the PTC improved with increasing the flow rate. The reason was that the difference between the inlet and outlet temperatures of the PTC increased with the flow rate at the similar conditions of solar irradiance and ambient temperature. The highest exergy efficiency of the FPC was observed at the flow rate of 0.5 kg min1.;Conclusions;The results of the study revealed that:;;There was a suitable agreement between the obtained analytical expressions and the experimental data based on root mean square percent deviation and regression coefficient criteria.;The highest stored energy in the tank was around 40.02 MJ at the flow rate of 0.5 kg min1.;Increasing the flow rate improved the PTC exergy efficiency.
|
Keywords
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|