1

چکیده

ها مورد رای تامین انرژی مورد نیاز انسانهای فسیلی بهای کنونی پیش روی بشر است. سوختنیاز روزافزون به انرژی از چالش

استفاده قرار می گیرند.

ها می باشند. انرژی هوایی از معایب عمده این سوختوهای زیست محیطی و آبهای فسیلی و آلودگیاندک بودن منابع سوخت

های تجدید پذیر میتواند جایگزین سوخت های فسیلی باشد. انرژی خورشید به دلیل د به عنوان یکی از مهمترین انرژیخورشی

ی و د. این انرژی به دو صورت نیروگاههای فسیلی در نظر گرفته شوزین اصلی سوختایمن و رایگان بودن باعث شده تا جایگ

ن خورشیدی، خشک کن های خورشیدی، سرمایش و گرمایش خورشیدی، آب شیرین کغیرنیروگاهی که شامل نیروگاه

های خورشیدی نیز که قسمت عمده نیاز مورد استفاده قرار می گیرد. سلول ،های خورشیدی و ... می باشدخورشیدی، خانه

نمونه خوبی برای فراگیر شدن انرژی خورشیدی است. ،ن را تامین می کنندامروزی برق مصرفی جها

کلکتور خورشیدی استفاده می شود. کلکتور خورشیدی انرژی تششعی هایی به نام مبدلبرای استفاده از انرژی خورشیدی از

ا به حرارت تبدیل می کند.ورودی خورشید را جذب نموده و آن ر

از کلکتور خورشیدی شامل کلکتور غیر متمرکز کننده یا کلکتور ثابت و کلکتور متمرکز کننده وجود به طور کلی دو نوع مختلف

دارد. در این تحقیق ابتدا به بیان تاریخچه استفاده از انرژی خورشیدی توسط بشر پرداخته می شود. سپس انواع کلکتور های

ی خورشیدی غیر تخت پرداخته می شود.خورشیدی تشریح شده و به طور خاص به بررسی و مرور کلکتورها

2

فصل اول

کلیات

در این فصل به معرفی مختصر حوزه این سمینار، پیشینه تحقیقات و ضرورت و اهداف تحقیق پرداخته شده است.

آمددرپیش 1.1

. گردش داشته استزندگی بشر از ابتدا در تمام ادوار تاریخ رابطه مستقیمی با چگونگی تولید و مصرف انرژی

چرخ تکنولوژی مرهون انرژی و مصرف آن است. انرژی ها رامیتوان به دو دسته ی انذرژی های تجدیدناپذیر

و انرژی های تجدیدپذیر دسته بندی کرد. انرژی های تجدیدناپذیر انرژی هایی هستند که از منابعی مانند

ته این انرژی های تجدیدپذیر رو به پایان هستند نفت، زغال سنگ و انرژی های فسیلی تامین می شوند و الب

از این رو استفاده از انرژی های تجدید ناپذیر که به وسیله فرآیندهای طبیعی طی زمان به نسبت کوتاهی باز

تولید میشوند از دغدغه های بشر امروزی است.

پیشینه تحقیق 1.2

کاربرد انرژی خورشیدی به قرن هفتم توان به انرژی خورشیدی اشاره کرد.از جمله انرژی های پاک می

قبل از میالد مسیح باز می گردد. از انرژی خورشیدی برای گرمایش، پخت و پز، روشنائی و روشن

نمودن آتش استفاده می کردند. یونانیان و رومیان باستان معماری هایی را برای استفاده از نور و

دانشمندی میالدی، ١٧٦٧در سال .اندگرمایش انرژی خورشیدی در داخل ساختمان خود داشته

Adams William Grylls ،میالدی١٨٧٦سال .سوئیسی اولین کلکتور خورشیدی را ساخت

کشف کردند که وقتی سلنیوم در مقابل نور خورشید قرار می گیرد برق Richard Evans Day و

خورشیدی را راه اندازی دولت آمریکا موسسه تحقیقات انرژی میالدی، ١٩٧٧سال .تولید می کند

بزرگترین نیروگاه حرارتی خورشیدی آن زمان در کالیفرنیا راه اندازی شد. ،میالدی ١٩٨٦سال .کرد

اولین بشقابک سهموی خورشیدی با استفاده از موتور استرلینگ با پیستون آزاد ، میالدی ١٩٩٤سال

سازی بهینه به تهران دانشگاه1379 سال در محمدی ملک حمیدرضا .به شبکه متصل گردید

اپتیکی و حرارتی عملکرد شرایط از جامعی ریاضی مدل و سهموی پرداخت خورشیدی کلکتورهای

3

طور به و قبل سال 35 حدود از ایران در خورشیدی انرژی زمینه در مطالعات .[8]برد بکار را کلکتور

موردتوجه در مهم طرحهای جمله از .شد شروع شریف صنعتی شیرازو دانشگاههای در همزمان تقریبا

سلولهای ساخت و توسعه و طرح و شیراز دانشگاه مگاواتی در 10 خورشیدی نیروگاه طرح مراکز این

کشور در اکنون هم خورشیدی انرژی زمینه در هائی پروژه.است بوده الذکر فوق مرکز در فتوالکتریک

.است جریان در ایران نو های انرژی سازمان توسط

اهداف تحقیق 3.1

انجام این تحقیق برای دستیابی به اهداف زیر است:

آشنایی با انواع انرژی و کاربرد های آن. -١

استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به جای استفاده از سوخت های فسیلی. -2

در جهان ، فراوان و در دسترسکه امروزه جزء یکی از انرژیهای ارزاناستفاده از انرژی خورشید -3

مطرح است.

معرفی انواع نیروگاه های خورشیدی. -٤

بررسی انواع مبدل های انرژی خورشیدی و به طور خاص مطالعه و بررسی کلکتور های غیر تخت. -5

4

فصل دوم

مبانی تحقیقخورشیدی و انواع کلکتور ها انرژی خورشیدی، نیروگاه هایانواع انرژی، مبانی مباحثی نظیر در این فصل

بیان شده است.

: سهم ایران از انواع انرژی١شکل

انواع انرژی را میتوان به دو دسته ی انرژی های تجدید پذیر و انرژی های تجدید ناپذیر دسته بندی کرد:

پذیرانرژی های تجدید 1.2

5

)آب( انرژی امواج. 1.1.2

فیزیکی، انرژی را دریافت و ذخیره نموده و سپس آن را از دست می دریاها و اقیانوس ها با عوامل مختلف

اختالف درجه حرارت آب است که می توان از هر یک از آنها و دهند. این انرژی به صورت موج، جزر و مد

بهره برداری کرد.

ل د می آیند. میزان انتقاامواج به وجو، انرژی امواج دریاها و اقیانوس ها: در اثر انتقال انرژی مکانیکی باد به دریا

امواج به خاطر جرم آبی که این انرژی بستگی به سرعت باد و مسافتی که باد در طول دریا طی کرده دارد.

جا شده، انرژی پتانسیل و به خاطر سرعت ذرات آب، انرژی جنبشی را با نسبت به سطح متوسط دریا جابه

میلیون مگاوات برآورد می شود. 3تا 2احلی در حدود خود حمل می کنند. انرژی امواج حاصله در مناطق س

موج های بزرگ در آب های عمیق انرژی خود را آهسته از دست می دهند در نتیجه سیستم های امواج بسیار

پیچیده هستند و اغلب از باد های محلی و طوفانهایی که روزها قبل در دوردست اتفاق افتاده اند سرچشمه

می گیرند.

اج را می توان یک شکل متمرکز شده از انرژی خورشید دانست. بادها در اثر اختالف دمایی زمین انرژی امو

ایجاد می شوند و با وزش روی ناحیه وسیعی از آب , قسمتی از انرژی آنها به موج تبدیل می شود.

الگوی جهانی امواج :2لشک

انرژی خورشید .2.1.2

( و های خورشیدیپذیرد: استفاده مستقیم )مانند آبگرمکناستفاده از انرژی خورشیدی در دو قالب صورت می

استفاده غیر مستقیم )تولید برق(. برای تولید برق از انرژی خورشیدی نیز دو روش مختلف مورد استفاده قرار

6

( .شودهای خورشیدی برق تولید میهای فتوولتائیک )که با جذب اشعه خورشید بر روی سلولنیروگاه :گیردمی

تاً که عمد-های مقعر های حرارتی خورشیدی )که با جذب و انعکاس نور خورشید توسط آینهو دیگری نیروگاه

های حرارتی برق نیروگاه های مشابههای حاوی آب و تولید بخار و طی سیکلبر روی لوله -شلجمی هستند

ژی ترین استفاده کنندگان از انرشود(. کشورهای ایاالت متحده امریکا، اسپانیا، پرتغال و آلمان اصلیتولید می

ای های فتوولتائیک جهان در کشورهطوری که بزرگترین نیروگاهخورشیدی برای تولید برق در جهان هستند، به

های حرارتی خورشیدی نیز در دو کشور ایاالت متحده و اسپانیا ین نیروگاهاسپانیا، پرتغال و آلمان و بزرگتر

.قرار دارند

کشور پیشرو ٤بر طبق برآوردهای صورت گرفته، پتانسیل دریافت تابش نور خورشید در ایران در مقایسه با

ی از کشورهایطور کلی ایران یکتر است. بهدر استفاده از انرژی خورشیدی که نام برده شد، بسیار بیش

رسد. در اکثر کیلووات ساعت در روز می ٦تا 5پرآفتاب دنیاست و متوسط تابش نور خورشید در آن، ساالنه به

است. %٦0روز در سال بوده و شفافیت هوا بیش از 5نقاط ایران، تعداد روزهای ابری پشت سر هم کمتر از

کثر تابد. بخشی از سطح کشور نیز کوهستانی بوده و ابنابراین نور خورشید با کیفیت بهتری به سطح زمین می

متر از سطح دریا دارد. )در نقاط مرتفع میزان تابش خورشید بیشتر است( ١000این نقاط، ارتفاعی بیش از

های کشور ما از نظر بکارگیری انرژی خورشیدی است. بعالوه وجود ذخایر همگی این موارد گویای ویژگی

های خورشیدی است از پتانسیل باالی کشور ترین مواد اولیه در ساخت سیستماصلیعظیم مس و سیلیس که

های گسترده و بالاستفاده، تکنولوژی ساخت ساده گیری از انرژی خورشید حکایت دارد. زمینبرای بهره

سازی مصرف آن، رشد روزافزون جویی انرژی و بهینهکلکتورهای خورشیدی، حفظ محیط زیست، صرفه

های مسکونی و تجاری از جمله مواردی است های غیرمولد نظیر بخشو رشد مصرف انرژی در بخشجمعیت

آید.که مشوق استفاده از انرژی خورشیدی در ایران به شمار می

انرژی باد .3.1.2

گیگاوات و میزان ١5٩,2های بادی در جهان بالغ بر ، ظرفیت اسمی نصب شده توربین200٩در پایان سال

کل تولید برق جهانی است. برای استفاده از %2تراوات ساعت بوده که معادل 3٤0برق بادی بیش از تولید

طور کلی استفاده از انرژی بادی برای تولید برق انرژی بادی، مهمترین عامل سرعت مناسب باد است. به

توان ر نقشه های موجود، میمتر بر ثانیه باشد. بنا ب 25تا 5هنگامی اقتصادی است که سرعت متوسط آن بین

گر جذابیت باالی استفاده متر بر ثانیه بوده که نشان ٦دریافت که میانگین سرعت باد در ایران عمدتاً باالتر از

. [5]از آن در کشور است

7

1انرژی زمین گرمایی .4.1.2

بسیاری از کشورهای دنیا ای است که در توجه به انواع انرژی غیر وارداتی و متفاوت از سوخت فسیلی نکته

های ناشی از سوختهای های بلند مدت قرار گرفته است. از سوی دیگر با افزایش بحران آالیندهریزیمبنای برنامه

ان به توجه برنامه ریزو نیز فسیلی، توجه به فاکتورهای زیست محیطی توسط ارگانها و نهادهای بین المللی

ردیده تا امروزه به این مباحث با جدیت بیشتری پرداخته شود. انرژی موجب گ انرژی تجدیدپذیر استفاده از

اصطالح زمین گرمایی ترجمه واژه های تجدیدپذیر میباشد.یکی از منابع انرژی زمین گرمایی نیز

((Geothermal است که ریشه یونانی داشته و از کلماتGeo به معنای زمین وThermal به معنی

انرژی زمین گرمایی، انرژی موجود در عمق زمین است که از انرژی خورشیدی که حرارت تشکیل شده است.

در طول هزاران سال در داخل زمین ذخیره شده و همچنین فروپاشی یا زوال ایزوتوپ های اورانیوم رادیو

ه خیز لعمق زمین نشات گرفته است که عمدتا در نواحی زلز در توریم و پتاسیم در طی سالیان دراز اکتیویته،

انرژی زمین گرمایی بر خالف سایر انرژیهای .است و آتشفشانی جوان و صفحات تکتونیکی زمین متمرکز شده

تجدید پذیر محدود به فصل، زمان وشرایط خاصی نبوده بدون وقفه قابل بهره برداری می باشد. همچنین

یر نیروگاههای متعارف) فسیلی( قابل قیمت تمام شده برق در نیروگاههای زمین گرمایی با برق تولیدی از سا

رقابت بوده و حتی از انواع دیگر انرژیهای نو بمراتب ارزانتر است.

انرژی های تجدید ناپذیر .2.3

زغال سنگ .1.2.2

درصد 2٩میلیارد تن بر آورد شده است. آمریکا با دارا بودن ٩0٦، 200٧غال سنگ دنیا در سال زمیزان ذخایر

درصد در رتبه دوم ١٩ر دارد و به دنبال آن روسیه با سنگ جهان، از این نظر در جایگاه اول قرا از ذخایر زغال

های بعدی قرار درصد در رتبه ١٤قرار دارد. منطقه اروپا و اورآسیا به جز روسیه و همچنین کشور چین با

درصد ٩به طوری که استرالیا دارند. استرالیا و هند نیز از این نظر دارای معادن عظیم زغال سنگ می باشند

از کل معادن را درصد 2/0درصد معادن زغال سنگ جهان را در اختیار دارند. منطقه خاورمیانه تنها ٧و هند

.[4]درصد زغال سنگ جهان بیشترین تولید را داراست ٤١چین با تولید بیش از .دارا می باشد

1.Geometral

8

با تمام این تفصیالت، در ایران بدلیل عدم انجام اکتشافات گسترده و منظم، میزان ذخایر زغال سنگ با نوسانات

زیاد گزارش شده است. در هر حال آنچه که از این مطالعات دریافت می شود، وجود منابع عظیمی از این

ی از زغال سنگ در ایران می باشد. داری پتانسیل باالی بهرهحامل انرژی در کشور است، که نشان دهنده

های فرآوری زغال را داراست، بدین ترتیب برای کشوری چون ایران که منابع اولیه الزم برای احداث کارخانه

.عقب ماندن در این عرصه به هیچ عنوان قابل توجیه نیست

: نفت خام3 شکل

نفت .2.2.2

های عمیق از زیر زمین استخراج می شود. چون استخراج، حفر چاهنفت مایعی سیاه رنگ و غلیظ است که با

.ذخیره و پاالیش آن نسبت به سایر سوخت ها آسانتر است، بیشتر مورد توجه است

فت خام حاصل از چاه دارای مواد ناخواسته )از قبیل آب و جامداتی مانند : شن ، قیر و گازهای متان و اتان( ن

ونه عوامل، آن را وارد مخازنی میکنند، تا جامدات موجود در آن تهنشین شده و میباشد. برای جداسازی اینگ

گازهای آن خارج شود. سپس وارد جداساز سانتریفوژی میشود، که نقش آن جدا کردن تتمه آب، گاز و جامدات

توسط های معدنی، نفت را با آب ولرم میشویند. آنگاه قسمتی از نفت معلق در آن میباشد. برای حذف نمک

.لوله به پاالیشگاه فرستاده شده و قسمتی جهت صدور به بنادر تلمبه میشود

9

: پاالیشگاه نفت٤شکل

گاز .3.2.2

.اشکال منابع هیدروکربنی است که با تکنیک های ویژه ای بدست می آید گاز یکی دیگر از

از دو منبع گاز مستقل و گاز همراه با گاز طبیعی: مخلوطی از گازهای متان، اتان و پروپان است. این گاز -الف

.نفت بدست می آید

گازمایع: این نوع گاز که به دلیل تبدیل راحت از حالت گاز به مایع از پرکاربردترین گازهای مصرفی -ب

است،در کپسول های خانگی مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از گازها مخلوطی از گازهای پروپان، بوتان،

.و بوتیلن و در حقیقت مخلوطی از بخش های پاالیش شده نفت خام استپروپیلن

گازهای ;برای مصرف گاز طبیعی به هنگام استخراج دارای ناخالصی هایی مانند شن و ماسه ، آب شور و

اسیدی می باشد که در پاالیشگاههای گاز تصفیه شده و به صورت گاز قابل مصرف در می آید . گاز پاالیش

. به شهرها و مراکز مصرف منتقل می شود;یق خطوط لوله انتقال گاز فشار قوی شده از طر

2پیل سوختی .4.2.2

ای است که انرژی شیمیایی سوخت را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. عملکرد پیل سوختی وسیله

یگر ز انرژی به حالت دبلکه پیل سوختی حالتی ا ،پیل سوختی مانند باتری نیست که انرژی را ذخیره کند

نش . گاز هیدروژن به دلیل تمایل واکبدیل مواد داخل پیل مصرف نمیشوندتبدیل میکند، به طوری که در این ت

سوختی مورد استفاده آل در پیلزیست، به عنوان سوخت ایده ال، فراوانی و عدم آالیندگی محیطدهندگی با

.قرار میگیرد

2.Fuel cell

10

3بیوگاز .3.2.2

گیاهی( در یک دامنه دمای معین گازهایی که در اثر تخمیر مواد آلی)فضوالت انسانی، حیوانی وبه مجموعه

پی اچ مشخص در نتیجه فقدان اکسیژن و فعالیت باکتری های غیر هوازی خصوصا باکتری های متان را و

.در محفظه تخمیر تولید میشود، بیوگاز گفته میشود

.ا و مردابها و یا مکان های دفع زباله های شهری مشاهده میشوداین گاز به صورت طبیعی در باتالق ه

درصد بازار این سوخت در اروپا را به ٦5بیشترین مصرف بیوگاز نیز در اروپا می باشد به عنوان نمونه آلمان

خود اختصاص داده است . در بخش سوختهای زیستی آمریکای شمالی بیشترین مصرف کننده بایواتانول در

حمل و نقل بوده و اروپا و آمریکای التین بیشترین مصرف کننده بایو دیزل در این صنعت به شمار می صنعت

گفته می شود که احتماالً حمام شیخ بهایی در اصفهان که به گمان مردم قدیم با یک شمع کار می کرده .روند

است و پس از خشک شدن ، انرژی سوخت خود را از گاز مردابی که پشت آن قرار داشته تامین می کرده

.مرداب از کار می افتد

همچنین طبق مطالعاتی که توسط باستانشناسان و متخصصین انجام شده است معلوم گردیده که فاضالب

شهر اصفهان توسط لولههای جمع آوری فاضالب وارد خزینه حمام میشده است و طبق محاسبات دقیقی که

خاص خزینه، این فاضالب تبدیل به گاز متان میشد که قابل سوختن شیخ بهایی انجام داده بود و با طراحی

است.

خورشید .3.2

میلیون ٦000 حدود در. است دیگر انرژیهای تمام منشاء و حیات سرآغاز بلکه انرژی عظیم منبع خورشید

. شودمی تبدیل انرژی به خورشید جرم از تن میلیون 2/٤ ثانیه هر در و گذردمی آتشین گوی این تولد از سال

منبع عنوان به توانمی را نورانی کره این. است زمین وزن برابر هزار 333 حدود که خورشید وزن به توجه با

.آورد حساب به آینده سال میلیارد 5 تا انرژی عظیم

اکسیژن، آنها ترینمهم که دیگر عنصر ٦3 و( درصد 3) هلیوم( درصد ٨/٨٦) هیدروژن نظیر گازهایی از خورشید

.استشده تشکیل است نیتروژن و نئون کربن،

حرارتی با آن سطح از که باشدمی سانتیگراد درجه میلیون ١٤ تا ١0 حدود خورشید مرکز در دما میزان

.شودمی منتشر فضا در مغناطیسی الکترو امواج صورت به و درجه 5٦00 به نزدیک

3. Biogas

11

خورشید نور تا کشدمی طول ثانیه ١٨ و دقیقه ٨ و است واقع خورشید کیلومتری میلیون ١50 فاصله در زمین

آن تابشی انرژی کل از کمی میزان خورشید از انرژی دریافت در زمین سهم بنابراین. [1]برسد زمین به

یگرد موارد بسیاری و دریاها امواج آبشار، باد، انرژیهای زمین، در شده ذخیره فسیلی سوختهای حتی. باشدمی

باشد.می خورشید از زمین دریافتی انرژی همین نتایج جمله از

اطلس انرژی خورشیدی :5شکل

موقعیت کشور ایران از نظرمیزان دریافت انرژی خورشیدی .4.2

ای واقع شده که به درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه ٤0تا 25کشور ایران در بین مدارهای

ها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در جهان در باالترین رده لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط

که البته باالتر از میزان ، ترمربع در سال تخمین زده شده استکیلووات ساعت بر م 2200تا ١٨00ایران بین

روزآفتابی گزارش شده است که بسیار قابل 2٨0متوسط جهانی است. در ایران به طور متوسط سالیانه بیش از

.[5]است توجه

12

: میانگین ساالنه ی دریافت انرژی خورشیدی کشور بر حسب کیلووات ساعت بر متر مربع در روز٦شکل

های استفاده از انرژی خورشیدویژگی .5.2

اکسید کربن(ای از جمله دیپاک و بدون آلودگی )حذف انتشار گازهای گلخانه -

پایانبی -

رایگان و دردسترس -

فسیلیهای کاهش مصرف سوخت -

استفاده از انرژی حرارتی خورشید .6.2

باشد.این بخش از کاربردهای انرژی خورشید شامل دو گروه نیروگاهی و غیر نیروگاهی می

نیروگاهیکاربردهای غیر الف .1.6.2

13

اند از: باشد که اهم آنها عبارتکابردهای غیر نیروگاهی از انرژی حرارتی خورشید شامل موارد متعددی می

کن خشک – خورشیدی کن شیرین آب –و گرمایش خورشیدی سرمایش –آبگرمکن و حمام خورشیدی

.خورشیدی هایخانه و خورشیدی هایکوره – خورشیدی اجاق – خورشیدی

یخورشید حمام و خورشیدی هایآبگرمکن –.الف1.6.2

تهیه آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومی به ،تولید آب گرماز آبگرمکن های خورشیدی میتوان برای

خصوص در مکانهایی که مشکل سوخت رسانی وجود دارد استفاده کرد. چنانچه ظرفیت این سیستمها افزایش

رشیدی نیز استفاده نمود. تاکنون با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران های خوتوان از آنها در حمامیابد می

تعداد زیادی آب گرمکن خورشیدی و چندین دستگاه حمام خورشیدی در نقاط مختلف کشور از جمله

است.های خراسان، سیستان و بلوچستان، یزد و کرمان نصب و راه اندازی شدهاستان

ن و تهویه مطبوع خورشیدیگرمایش و سرمایش ساختما -.ب1.6.2

برای بکارگیری گرمای آن مخزن گرمای فصلی ساخته شد که در آن از١٩3٩اولین خانه خورشیدی در سال

ود ای باست.گرمایش و سرمایش ساختمانها با استفاده از انرژی خورشید، ایده تازهدر طول سال استفاده شده

مطرح شد و در کمتر از یک دهه به پیشرفتهای قابل توجهی رسید. با افزودن سیستمی ١٩30که در سالهای

توان عالوه بر آب گرم مصرفی و گرمایش از این ورشیدی میهای خمعروف به سیستم تبرید جذبی به سیستم

ها در فصول گرما برای سرمایش ساختمان نیز استفاده کرد.سیستم

آب شیرین کن خورشیدی -.ج1.6.2

هنگامی که حرارت دریافت شده از خورشید با درجه حرارت کم روی آب شور اثر کند تنها آب تبخیر شده و

توان آب تبخیر شده را تنظیم کرده و به این ترتیب پس با استفاده از روشهای مختلف میس ماند.امالح باقی می

توان آب بهداشتی مورد نیاز در نقاطی که دسترسی به آب شیرین ندارند آب شیرین تهیه کرد. با این روش می

مانند جزایر را تأمین کرد.

توان شوند. در نوع صنعتی با حجم باال میمیآب شیرین کن خورشیدی در دو اندازه خانگی و صنعتی ساخته

.برای استفاده شهرها آب شیرین تولید کرد

14

خشک کن خورشیدی -.د1.6.2

های نخستین خشک خشک کردن مواد غذایی برای نگهداری آنها از زمانهای بسیار قدیم مرسوم بوده و انسان

دانستند.کردن را یک هنر می

قسمتی از آب موجود در مواد غذایی و سایر محصوالت که باعث افزایش خشک کردن عبارت است از گرفتن

های خورشیدی بطور مستقیم و یا باشد. در خشک کنعمر انباری محصول و جلوگیری از رشد باکتریها می

شود و هوا نیز به صورت طبیعی یا غیر مستقیم از انرژی خورشیدی جهت خشک نمودن مواد استفاده می

ها های خورشیدی در اندازهگردد. خشک کنافته و باعث تسریع عمل خشک شدن محصول میاجباری جریان ی

شوند.و طرحهای مختلف و برای محصوالت و مصارف گوناگون طراحی و ساخته می

اجاقهای خورشیدی -.ر1.6.2

جعبه یکدستگاههای خوراک پز خورشیدی اولین بار بوسیله شخصی بنام نیکالس ساخته شد. اجاق او شامل

ا داد اشعه خورشید بای درپوش آنرا تشکیل میعایق بندی شده با صفحه سیاهرنگی بود که قطعات شیشه

شد سپس درجه حرارت داخل جعبه ها وارد جعبه شده و بوسیله سطح سیاه جذب میعبور از میان این شیشه

ای مستقیم خورشید در یک نقطه داد. اصول کار اجاق خورشیدی جمع آوری پرتوهدرجه افزایش می ٨٨را به

ها وجود دارد که این طرحها باشد. امروزه طرحهای متنوعی از این سیستمکانونی و افزایش دما در آن نقطه می

اند.در مکانهای مختلفی از جمله آفریقای جنوبی آزمایش شده و به نتایج خوبی نیز رسیده

کوره خورشیدی -.ز1.6.2

٦0ین کوره خورشیدی را در فرانسه ساخت و بوسیله آن یک تل چوبی را در فاصله در قرن هجدهم نوتورا اول

متری آتش زد.

م کرد. متداولترین سیستبسمر پدر فوالد جهان نیز حرارت مورد نیاز کوره خود را از انرژی خورشیدی تأمین می

یده ید به آینه تخت رسباشد. نور خورشیک کوره خورشیدی متشکل از دو آینه یکی تخت و دیگری کروی می

شود. طبق قوانین اپتیک هر گاه دسته پرتوی موازی محور آینه با و توسط این آینه به آینه کروی بازتابیده می

شوند به این ترتیب انرژی حرارتی گسترده خورشید در یک نقطه آن برخورد نماید در محل کانون متمرکز می

رسد.می شود که این نقطه به دماهای باالییجمع می

15

. نیروگاه حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی٧شکل

کاربردهای نیروگاهی 2.6.2

یروگاه شود نتأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می

.شودحرارتی خورشیدی نامیده می

د های تولیشرح مختصری از نحوه کارکرد نیروگاه قبل از توضیح در خصوص نیروگاه خورشیدی بهتر است

الکتریسیته داده شود. بهتر است بدانیم در هر نیروگاهی اعم از نیروگاههای آبی، نیروگاههای بخاری و

شود که با چرخیدن این ژنراتورها برق نیروگاههای گازی برای تولید برق از ژنراتورهای الکتریکی استفاده می

ند. بدین کنژنراتورهای الکتریکی انرژی دورانی خود را از دستگاهی بنام توربین تأمین می شود. اینتولید می

ه انرژی کنند. تأمین کنندتوان گفت که ژنراتورها انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل میترتیب می

رند خاری توربینهایی وجود داها هستند توربینها انواع مختلف دارند در نیروگاههای بجنبشی ژنراتورها، توربین

گردد. در های توربین میکه بخار با فشار و دمای بسیار باال وارد آنها شده و موجب به گردش در آمدن پره

ای هشوند انرژی پتانسیل موجود در آب موجب به گردش در آمدن پرههای آبی که روی سدها نصب مینیروگاه

شود.توربین می

ت در نیروگاههای آبی انرژی پتانسیل آب به انرژی جنبشی و سپس به الکتریکی توان گفبدین ترتیب می

شود، در نیروگاههای حرارتی بر اثر سوختن سوختهای فسیلی مانند مازوت، آب موجود در سیستم تبدیل می

پس سشود و بدین ترتیب انرژی حرارتی به جنبشی و بسته نیروگاه داخل دیگ بخار )بویلر( به بخار تبدیل می

شود در نیروگاههای گازی توربینهایی وجود دارد که بطور مستقیم بر اثر سوختن گاز به الکتریکی تبدیل می

ود. و اما شگرداند و انرژی حرارتی به جنبشی و سپس به الکتریکی تبدیل میبه حرکت درآمده و ژنراتور را می

16

تولید بخار مورد نیاز برای تغذیه توربینها های خورشیدیدر نیروگاههای حرارتی خورشیدی وظیفه اصلی بخش

توان گفت که این نوع نیروگاهها شامل دو قسمت هستند:است یا به عبارت دیگر می

سیستم خورشیدی که پرتوهای خورشید را جذب کرده و با استفاده از حرارت جذب شده تولید بخار

نماید.می

وگاههای حرارتی بخار تولید شده را توسط سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیر

کند.توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می

نیروگاههای حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی -.الف2.6.2

باشند جهت تمرکز پرتوهای خطی می -هایی که به صورت سهموی ر این نیروگاهها، از منعکس کنندهد

ها قرار ای در خط کانونی منعکس کنندهشود و گیرنده به صورت لولهاستفاده میخورشید در خط کانونی آنها

گردد.دارد. در داخل این لوله روغن مخصوصی در جریان است که بر اثر حرارت پرتوهای خورشید گرم و داغ می

تی انتقال داده روغن داغ از مبدل حرارتی عبور کرده و آب را به بخار به مدارهای مرسوم در نیروگاههای حرار

شود تا به کمک توربین بخار و ژنراتور به توان الکتریکی تبدیل گردد.می

گیری بیشتر و افزایش بازدهی لوله دریافت کننده سطح آن را با اکسید فلزی که ضریب باالیی دارد برای بهره

شود تا از تلفات ای به صورت لفاف پوشیده میدهند و همچنین در محیط اطراف آن لوله شیشهپوشش می

گرمایی و افت تشعشعی جلوگیری گردد و نیز از لوله دریافت کننده محافظت بعمل آید.

آوردند برای آنکه پرتوهای تابشی خورشید در تمام طول روز به صورت ضمناً بین این دو لوله خالء بوجود می

مستقیم به لوله دریافت کننده برسد.

های شلجمی دائماً خورشید ب خورشید نیز وجود دارد که بوسیله آن آینهدر این نیروگاهها یک سیستم ردیا

نمایند.کنند و پرتوهای آن را روی لوله دریافت کننده متمرکز میرا دنبال می

د. در شونتغییرات تابش خورشید در این نیروگاهها توسط منبع ذخیره و گرمکن سوخت فسیلی جبران می

سهموی هاینیروگاه از مراکش و هند – مکزیک – مصر – اسپانیا –مریکا چند کشور نظیر ایاالت متحده آ

برداری قرار دارند. در ایران این نیروگاهها یا در مرحله ساخت و یا در مرحله بهره که استشده استفاده خطی

350ت ینیز تحقیقات و مطالعاتی در زمینه این نیروگاهها انجام شده و پروژه یک نیروگاه تحقیقاتی با ظرف

به ٨3رود تا پایان سال باشد و انتظار میکیلووات توسط سازمان انرژیهای نو ایران در شیراز در حال انجام می

کلیه مراحل مطالعاتی، طراحی و ساخت این نیروگاه به طور کامل توسط مختصصین و برداری برسد.بهره

پذیرد.مهندسان ایرانی انجام می

17

رفیت فنی و علمی که در اثر اجرای پروژه نیروگاه خورشیدی شیراز عابد محققین بدیهی است که با افزایش ظ

های های خورشید از نو ع متمرکز کنندهشود ایران در زمره محدود کشورهای سازنده نیروگاهمجرب ایرانی می

سهموی خطی قرار خواهند گرفت.

نیروگاههای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی -.ب2.6.2

ای متشکل از تعداد زیادی آینه منعکس کننده بنام ها پرتوهای خورشیدی توسط مزرعهاین نیروگاهدر

گردد. در است متمرکز میهلیوستات بر روی یک دریافت کننده که در باالی برج نسبتاً بلندی استقرار یافته

بوسیله سیال عامل که داخل آید که این انرژینتیجه روی محل تمرکز پرتوها انرژی گرمایی زیادی بدست می

شود و بوسیله مبدل حرارتی به سیستم آب و بخار مرسوم در دریافت کننده در حرکت است، جذب می

های سنتی منتقل شده و بخار فوق گرم در فشار و دمای طراحی شده برای استفاده در توربین ژنراتور نیروگاه

گردد.تولید می

در کنار آب قرار گرفته و موجب تبدیل آن به بخار با فشار و حرارت باال این سیال عامل در مبدلهای حرارتی

ها سیال عامل آب است و مستقیماً در داخل دریافت کننده به بخار تبدیل گردد. در برخی از سیستممی

شود.می

ا از ی یا شبهبرای استفاده دائمی از این نوع نیروگاه در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد مثالً ساعات ابر

های ذخیره کننده حرارت و یا احیاناً از تجهیزات پشتیبانی که ممکن است از سوخت فسیلی استفاده سیستم

شود.کنند جهت ایجاد بخار برای تولید برق کمک گرفته می

ها ادامه دارد و آزمایشگاهها و مؤسسات مطالعات و تحقیقات در زمینه فناوری و سیستمهای این نیروگاه

کنند.تعددی در سراسر دنیا در این زمینه فعالیت میم

مطالعات ساخت اولین نیروگاه خورشیدی ایران از نوع دریافت کننده مرکزی توسط سازمان انرژیهای نو ایران

و با کمک شرکتهای مشاور و سازنده داخلی با ظرفیت یک مگاوات و سیال عامل آب و بخار در طالقان جریان

عات اولیه و پتانسیل سنجی و طراحی نیروگاه به انجام رسیده و یک نمونه هلیوستات نیز دارد. کلیه مطال

است.ساخته شده

های حرارتی از نوع بشقابینیروگاه -.ج2.6.2

رتوهای ای پباشد جهت تمرکز نقطههایی که به صورت شلجمی بشقابی میدر این نیروگاهها از منعکس کننده

گیرند به کمک سیال جاری در آن هایی که در کانون شلجمی قرار میو گیرندهگردد خورشیدی استفاده می

18

انرژی گرمایی را جذب نموده و به کمک یک ماشین حرارتی و ژنراتور آن را به نوع مکانیکی و الکتریکی تبدیل

.[7]نمایدمی

. کلکتور های سهموی در نیروگاه حرارتی از نوع بشقابی٨شکل

نیروگاههای خورشیدیمزایای .3.6.2

کنند امید است در آینده با مزایای قاطعی که های خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل مینیروگاه

رق باشند، مشکل بهای فسیلی و اتمی دارند به خصوص اینکه سازگار با محیط زیست میدر برابر نیروگاه

ای های خورشیدی آیندهند. تأسیس و بکارگیری نیروگاهبخصوص در دوران اتمام ذخائر نفت و گاز را حل نمای

ای گسترده را برای کمک به خودکفایی و قطع وابستگی کشور به صادرات نفت فراهم خواهد پر ثمر و زمینه

ها بپردازیم.است که به ذکر چند مورد از مزایای این نیروگاهکرد. اکنون شایسته

الف( تولید برق بدون مصرف سوخت

های فسیلی که قیمت برق تولیدی آنها تابع های خورشیدی نیاز به سوخت ندارند و برخالف نیروگاههنیروگا

توان های خورشیدی این نوسان وجود نداشته و میباشد. در نیروگاهقیمت نفت بوده و همیشه در حال تغییر می

بهای برق مصرفی را برای مدت طوالنی ثابت نگهداشت.

زیاد ب( عدم احتیاج به آب

های خورشیدی بخصوص دودکشهای خورشیدی با هوای گرم احتیاج به آب ندارند لذا برای مناطق نیروگاه

های حرارتی سنتی هنگام فعالیت نیاز به آب مصرفی باشند. )نیروگاهخشک مثل ایران بسیار حائز اهمیت می

زیادی دارند(.

19

ایهای کوچک و ناحیهت( امکان تأمین شبکه

توانند با تولید برق به شبکه سراسری برق نیرو برسانند و در عین امکان تأمین های خورشیدی مینیروگاه

ای، احتیاج به تأسیس خطوط فشار قوی طوالنی جهت انتقال برق ندارند و نیاز به های کوچک ناحیهشبکه

باشد.های انتقال نمیهزینه زیاد احداث شبکه

ث( استهالک کم و عمر زیاد

باشند در حالی که عمر های خورشیدی بدالیل فنی و نداشتن استهالک زیاد دارای عمر طوالنی مینیروگاه

است.سال محاسبه شده 30تا ١5های فسیلی بین نیروگاه

ج( عدم احتیاج به متخصص

داخت، در توان آنها را بطور اتوماتیک بکار انهای خورشیدی احتیاج به متخصص عالی ندارند و مینیروگاه

های اتمی وجود متخصصین در سطح عالی ضروری بوده و این دستگاهها احتیاج به صورتی که در نیروگاه

مراقبتهای دائمی و ویژه دارند.

کارکرد نظر از کلکتور واعان .4.6.2

:شوندتقسیم می کلی دسته دو به خورشیدی حرارتی لکتورهایک

ها سطح آینه ای داشته و برای تجمع انرژی خورشیدی بر روی این کلکتور : 4هکنند متمرکز کلکتور .الف 8

.رودکار میتیوب جاذب که شامل سیال انتقال حرارت است، به

کلکتور غیر متمرکز کننده سطحی به اندازه کلکتور متمرکز کننده برای : 5کننده متمرکز غیرکلکتور .ب 8

ن تفاوت که یک کلکتور خورشیدی متمرکز کننده، معموال سطح دریافت و جذب تشعشع خورشیدی دارد، با ای

منعکس کننده مقعری برای دریافت و تمرکز پرتوهای تشعشع خورشیدی بر روی یک سطح دریافت کننده

کوچکتر دارد.

انواع کلکتور از نظر شکل هندسی: .5.6.2

: 6تخت صفحه نوع کلکتورهای.الف 9

4.Concentrator 5. Non Concentrator 6. Flat Plate Collectors

20

توسط ١٩50باشند. این کلکتورها که در سال های غیرمتمرکز کننده میاز کلکتورکلکتور صفحه تخت

Hottel وWhillier توسعه داده شدند از رایج ترین کلکتورها هستند. یک کلکتور صفحه ای تخت به طور

ها، عایق و محفظه می باشند. هنگامیکه راههکلی شامل اجزایی مانند لوله ها، فین ها، صفحه جاذب، چند

کند با صفحه جاذب سیاه شده ای برخورد میکند که ضریب عشع خورشیدی از یک صفحه شفاف عبور میتش

جذب باالیی دارد. در نتیجه بخش بزرگی از انرژی توسط صفحه جذب می شود و سپس توسط ماده واسط به

تخت معموال در آماده شود. کلکتور های صفحه سیال داخل لوله منتقل می شود تا برای ذخیره یا استفاده

.[9]قرار می گیرند و نیازی به تعقیب خورشید ندارندموقعیت ثابتی

نمایی از یک کلکتور صفحه تخت. ٩شکل

: 7سهموی جفت نوع کلکتورهای.ب 9

ولهل روی بر را شده تابیده پرتوهای که است خمیده های آینه سری یک دارای سهموی خورشیدی کلکتور هر

یستمس یک توسط و شود می نصب نگهدارنده سازه روی بر مجموعه این کل. کنند می متمرکز انرژی گیرنده

کانون در که گیرنده لولۀ توسط خورشید پرتوهای انرژی. کند می تعقیب روز طول در را خورشید ردیاب

ذشتگ با سیکل در روغن دمای ترتیب بدین و یابد می انتقال روغن به و شده جذب است، گرفته قرار سهمی

و روغن سیکل دو دارای حاضر خورشیدی های نیروگاه شده انجام مطالعات براساس. یابد می افزایش زمان

اب گرم روغن. اند شده مرتبط یکدیگر به سری مبدل سه طریق از بخار و روغن های سیکل. باشد می بخار

. [6]میکند تبدیل( داغ فوق و) داغ بخار به و گرم را آنها به ورودی آب مبدل سه این از عبور

7.Compound parabolic Collectors

21

نمایی از یک کلکتور سهموی. ١0شکل

: 8خالء لوله کلکتورهای.ج 9

شوند: کلکتور های لوله خال به سه دسته تقسیم بندی می

پیدا جریان مستقیم صورت به آنها در آب که جداره دو های شیشه از متشکل خالء لوله کلکتورهای .١

.شود می گرم و کند می

یک که مخصوص سیال دارای مسی مغزی و جداره دو های شیشه از متشکل خالء لوله کلکتورهای .2

های شیشه روی بر آفتاب تابش با .گیرد می قرار سرد آب مخزن دیگردرون سر و مخزن در آن سر

سمت به را گرما لوله درون حرکت با و کند می داغشدن به شروع مسی مغزی درون سیال کالکتور

دیگر عبارتی به .نامند می Heat Pipe را کالکتورها نوع این اصطالح دراین .کند می منتقل مخزن

حرارتی هایلوله .است شده استفاده Heat Pipes حرارتی های لوله تکنولوژی از کلکتورها، این در

انتقال عنوان به مسی لوله یک آن داخل در که هستند Vauum Tube خالء لوله یک واقع در

8.Evacuated Tube Collectors

22

های لوله سطح به آلومینیوم از نازکی صفحه توسط مسی لوله این .است شده قرارده دهنده حرارت

[6].است متصل ای شیشه

قرار منیفولد صورت به لوله یک داخل در فوق شکل مطابق که است مسی سر یک دارای پایپ هیت لوله هر

آب عبور .شود می داغ شدت به منیفولد داخل در مسی خالء،سر های لوله روی بر خورشید تابش با .گیرد می

خالء، لوله تکنیک با توانند می که است این کلکتور این مزبت.شود می آن شدن گرم منیفولد باعث لوله از

نمی وجود به سیستم عملکرد در اخاللی های لوله از یکی شکستن همچنین.تغذیه کنند را فشار پر سیستم

.نمود استفاده ضدیخ بدون توان می را سیستم این همچنین .آورد

نمایی از یک کلکتور لوله خالء. ١١شکل

یک که جاذب صفحه به متصل مسی لوله و جداره دو های شیشه از متشکل خالء لوله کلکتورهای .3

نوار صورت به ها لوله در رفته کار به جاذب صفحه .گیرد می قرار لوله در دیگر سر و مخزن در آن سر

.باشد می تخت صفحه لکتورهایک جاذب صفحه مانند آن کار طرز که شده است ساخته شده نازک

می جذب جاذب صفحه طریق از را خورشید گرمای و مسی شده های لوله این وارد مخزن سرد آب

نماید.

23

فصل سوم

و بررسی معادالت حاکم بیان مسئله

بیان مسئله 3.1

از آینه .میکند استفاده خمیده آینه ای سطوح از تحقیق این در شده بررسی سهموی کلکتور مدل 3,2

حرارت مقدار کننده متمرکز کلکتورهای کلی بطور .است شده متر ساخته میلی 5 ضخامت به شیشه

ابزار توسط عیب این .کنند استفاده می مستقیم ی اشعه از فقط آنها چون آورند می بدست کمتری

محور یک و چرخد می جنوب – شمال افقی محور حول سهمویکلکتور این .شود می جبران ردیابی

به انرژی برخورد حداکثر به منظور دستیابی به خورشید تعقیب برای غرب – شرق جهت در ردیابی

[7].است شده گرفته کار

حل مسئله 3.2

24

. نمای مقطع عرضی از کلکتور سهموی خورشیدی١2شکل

𝑤𝑎پهنای دهانه : 𝐷𝑐𝑖مرکز: قطر داخلی پوشش هم

L طول :𝐷𝑐𝑜مرکز: قطر خارجی پوشش هم

𝜑𝑟 زاویه لبه : :𝐷𝑜 قطر خارجی لوله جاذب

:𝐷𝑖 قطر داخلی لوله جاذب

مشخصات سیال عامل داخل کلکتور .١

: 𝑇𝑓𝑖 دمای ورودی �̇�دبی جرمی :

:𝑇𝑓𝑜 دمای خروجی 𝑐𝑝گرمای ویژه :

معادالت حاکم .2

ضریب کلکتور که نسبت سطح موثر دهانه به سطح لوله جاذب است:

(1) C= 𝑤−𝐷𝑜

𝜋𝐷𝑜

از ورودی نشان می دهد. xاز لوله جاذب را در فاصله dxالمان کوچک ١2شکل

در حالت پایا: dxتعادل انرژی مربوط به المان کوچک

(2) d𝑞𝑢=[𝐼𝑏𝑟𝑏(𝑤 − 𝐷𝑜)𝜌𝛾(𝜏𝑎)𝑏 + 𝐼𝑏𝑟𝑏𝐷𝑜(𝜏𝑎)𝑏 −∪1 𝜋𝐷𝑜(𝑇𝑝 − 𝑇𝑎)

: اینجاکه در

dqu =dx طول برای آمده بدست مفید حرارت نرخ

ρ =کننده متمرکز سطح پذیری بازتاب ضریب

γ =نفوذ ضریب

(𝜏𝛼)𝑏 =مستقیم تشعشع برای جذب و اتنقال قابلیت متوسط مقدار

25

U1 =اتالف کلی ضریب

=Tp جاذب لوله موضعی دمای

=Ta محیط دمای

انعکاس از پس جاذب لوله در شده جذب مستقیم برخوردی تشعشع (2 ) معادله راست سمت ی جمله اولین

روی مستقیما که دهد می نشان را ای شده جذب مستقیم برخوردی تشعشع دوم جمله و دهد می نشان را

.[7]آید می فرود جاذب لوله

: شده جذب خورشیدی شار

(3) S=𝐼𝑏𝑟𝑏𝜌𝛾(𝜏𝑎)𝑏 + 𝐼𝑏𝑟𝑏𝐷𝑜

𝑤−𝐷𝑜

:شود می حاصل زیر بصورت dx طول برای آمده بدست مفید حرارت نرخ

d𝑞𝑢 = [𝑠 − ∪1

𝑐 (𝑇𝑝 − 𝑇𝑎)] (𝑤 − 𝐷𝑜)𝑑𝑥 (4)

را همچنین میتوان به صورت زیرنوشت: 𝑑𝑞𝑢نرخ حرارت مفید بدست آمده

𝑑𝑞𝑢= ℎ𝑓𝜋𝐷𝑖(𝑇𝑝 − 𝑇𝑓)𝑑𝑥 (5)

𝑑𝑞𝑢 = 𝑟ℎ𝑐𝑝𝑑𝑇𝑓 (6)

که در اینجا:

:ℎ𝑓 ضریب انتقال حرارت روی سطح داخلی لوله

: 𝑇𝑓دمای موضعی سیال

نرخ حرارت مفید بدست آمده:

dq =F′ [S- 𝑈1

𝑐( 𝑇𝑓 -𝑇𝑎) ] (W-𝐷𝑜) dx (7)

26

𝐹′ =1

𝑈1(1

𝑈1+

𝐷𝑜

𝐷𝑖ℎ𝑓)

(8)

𝐹′ضریب کارایی کلکتور :

𝑑𝑇𝑓

𝑑𝑥=

𝐹′𝜋𝐷𝑜𝑈1

�̇�𝑐𝑝[

𝑐𝑠

𝑈1− (𝑇𝑓 − 𝑇𝑎)] (9)

(𝑐𝑠𝑈1

+ 𝑇𝑎) − 𝑇𝑓

(𝑐𝑠𝑈1

− 𝑇𝑎) − 𝑇𝑓𝑖

= exp {−𝐹′𝜋𝐷𝑜𝑈1𝑥

�̇�𝑐𝑝} (10)

𝑇𝑓با جایگذاری = 𝑇𝑓𝑜 وx=l ( ١0در معادله :)

𝑞𝑢 = 𝐹𝑟(𝑤 − 𝐷𝑜) 𝐿 [𝑠 − 𝑈1

𝑐(𝑇𝑓 − 𝑇𝑎) (11)

نرخ حرارت مفید:

𝑞𝑢 = �̇� 𝑐𝑝 (𝑇𝑓𝑜 − 𝑇𝑓𝑖) (12)

𝑞𝑢 = �̇�𝑐𝑝[𝑐𝑠

𝑈1+ 𝑇𝑎 − 𝑇𝑓𝑖][1 − exp{

𝐹′𝜋𝐷𝑜𝑈1𝐿

�̇�𝑐𝑝}] (13)

𝑞𝑢 = 𝐹𝑟(𝑤 − 𝐷𝑜)𝐿 [𝑠 −𝑈1

𝑐(𝑇𝑓 − 𝑇𝑎) (14)

𝐹𝑟 =�̇�𝑐𝑝

𝜋𝐷𝑜𝑈1𝐿[1 − exp{

𝐹′𝜋𝐷𝑜𝑈1𝐿

�̇�𝑐𝑝}] (15)

27

𝐹𝑟ضریب برداشت حرارت :

بلیس برای یک کلکتور صفحه تخت می باشد.-ویلر-هم ارز با معادله هاتل ١5معادله

𝜂𝑖 =𝑞𝑢

(𝐼𝑏𝑟𝑏 + 𝐼𝑑𝑟𝑑)𝑤𝑙 (16)

𝜂𝑖 بازده لحظه ای کلکتور :

بازده لحظه ای کلکتور بر مبنای تشعشع مستقیم با صرف نظر از تشعشع منعکس شده از زمین. ١٧معادله

𝜂𝑖𝑏 = 𝑞𝑢

𝐼𝑏𝑟𝑏𝑤𝑙 (17)

بازده کلکتور با توجه به نسبت تمرکز. ١٨معادله

𝜂 = 𝐹𝑟(𝜂0 −𝑈1(𝑇1 − 𝑇𝑎)

𝐼𝑐 (18)

28

منابع

(2( انرژی خورشیدی جایگزینی برای سوخت های فسیلی. نشریه نشاء علم)١3٩١امیر نقوی آزاد.) .١

زهیره عارف منش، محمدرضا شاهدی، فهیمه دهستانی، ارزیابی اثرات زیست محیطی استفاده از .2

ابرکوه cgsانرژی خورشید جهت تامین برق ایستگاه

(استفاده از انرژی تجدیدپذیر برای توسعه پایدار انرژی ایران.٩0شاهرخ فرهنگی )آبان .3

www.vists.ir.٤

www.wikipedia.org.fa.5

( انواع کلکتورهای خورشیدی. 1392مفتاح نظری، مرزبان صفری، سجاد رضایی، ) .6

همایش ملی انرژی های نو و پاک.

بررسی اثر پارامترهای مختلف بر عملکرد ( 1391سید ابراهیم قاسمی، علی رنجبر، ) .7

سیستم کلکتور خورشیدی سهموی.حمیدرضا ملک محمدی، بهینه سازی متمرکز کننده های خورشیدی از نوع سهموی .8

خطی بر اساس تحلیل اگزرژی، هشتمین کنفرانس ساالنه انجمن مهندسان مکانیک

(1379ایران)

روي بر شده انجام مقاالت بر مروري، ماموریان مجتبی ،شیروانی میالنی کامل .9

، دومین همایش ملی مدیریت منابع انرژی نو و پاک.تخت صفحه خورشیدي کلکتورهاي