طراحی و توسعه یک یخچال با انرژی خورشیدی

This page is an automatic translation to Persian of The Design and Development of a Solar Powered Refrigerator.This translation is distributed in the hope that it will be useful, but without any guarantee of accuracy.Read more...

کپی رایت. با اجازه استفاده می شود. متن متن را تغییر ندهید. ادامه مطلب...ما اجازه تغییر این اثر را نداریم. آن را به عنوان دسترسی آزاد در نظر بگیرید ، که یک استثنا برای مجوز Appropedia است . ادامه مطلب...

اگر اطلاعات بیشتری در مورد مجوزها دارید، لطفاً در صفحه بحث یادداشت بگذارید .

داده های موقعیت مکانی

در حال بارگیری نقشه... {"minzoom":false,"maxzoom":false,"mappingservice":"leaflet"،"width":"auto"،"height":"200px"،"centre":false,"title":"، "برچسب":""، "نماد":"، "خطوط":[]"چند ضلعی":[],"دایره":[],"مستطیل":[],"copycoords":false,"static ":false,"zoom":1,"defzoom":14,"layers":["OpenStreetMap"],"Image layers":[],"Overlays":[],"Resizable":false,"Fullscreen" :false,"scrollwheelzoom":true,"cluster":false,"clustermaxzoom":20,"clusterzoomonclick":true,"clustermaxradius":80,"clusterspiderfy":true,"geojson":""""clicktarget": "","imageLayers":[],"locations":[{"text":"""""عنوان":"""""لینک":""""lat":13.824579599999999857118382351472973823547363235473632354736323547363235473632354736323547363235473632354736328125. 2463044226169586181640625" نماد":"}],"imageoverlays":null} +- جزوه | © OpenStreetMap

محل

بانکوک ، تایلند

RHB Exell، Sommai Kornsakoo، DGDC Wijeratna. بانکوک، تایلند: موسسه فناوری آسیایی، 1976.

این کتاب توسط Jianlang Mai ، Scott Gennings ، Graham Coote ، Ana Lise Herrera and Howard Swartz نقل شده است .

پیشگفتار

این گزارش تحقیقاتی کار بر روی توسعه یک سیستم تبرید با انرژی خورشیدی را توصیف می کند که در نهایت منجر به تولید یک یخ ساز به اندازه روستا یا یک واحد ذخیره سازی سرد برای نگهداری مواد غذایی می شود .

این موضوع توسط آقای DGDC Wijeratna در گزارش پروژه مطالعات فردی خود (شماره 34) مورد بررسی قرار گرفت و واحد آزمایشی توسط دکتر RHB Exell طراحی شد. ساخت و آزمایش واحد توسط آقای سومای کورنساکو برای پایان نامه کارشناسی ارشد انجام شد.

موسسه فناوری آسیایی (AIT) برای حمایت مالی در قالب کمک مالی برای تحقیقات انرژی خورشیدی که در پاسخ به پیشنهادی که در سال 1973 توسط پروفسور HE Hoelscher، رئیس AIT ارائه شد، به بنیاد جان اف کندی، تایلند مدیون است. ، خطاب به دکتر طبانت خمان، رئیس بنیاد.

خلاصه

یک یخچال کوچک جذب متناوب آمونیاک-آب با کلکتور خورشیدی صفحه تخت 1.44 متر ^مربعی به عنوان اولین گام به سوی توسعه یخ ساز روستایی آزمایش شده است. از روغن و برق استفاده نمی شود. بازسازی در روز و در یخچال در شب انجام می شود. جذب سریع با استفاده از ویژگی جدیدی که برای اولین بار توسط Swartman ارائه شد، به دست می آید که در آن گرمای جذب از صفحه مسطح پخش می شود.

در ژنراتور 15 کیلوگرم محلول حاوی 46 درصد آمونیاک در آب استفاده می شود. در یک روز روشن دمای محلول از 30 ^درجه سانتیگراد به 88 ^درجه سانتیگراد افزایش می یابد و 9/0 کیلوگرم آمونیاک خالص در دمای 32 ^درجه سانتیگراد متراکم می شود. در طی سرد شدن دمای آمونیاک به 7- ^درجه سانتیگراد کاهش می یابد. ضریب کلی خورشیدی تخمین زده شده عملکرد (اثر خنک کننده تقسیم بر گرمای جذب شده خورشیدی) 0.09 است، که اگرچه کوچک است با کارهای منتشر شده قبلی قابل مقایسه است. تحولات در طراحی مورد بحث قرار گرفته است.

فهرست

مقدمه

مبنای در نظر گرفتن انرژی خورشیدی

چندین دلیل مهم برای در نظر گرفتن انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی برای رفع نیازهای کشورهای در حال توسعه وجود دارد. اولاً، اکثر کشورهایی که در حال توسعه نامیده می شوند، در مناطق استوایی یا مجاور آن قرار دارند و تابش خورشیدی خوبی در دسترس دارند. ثانیاً، انرژی یک نیاز حیاتی این کشورها است، اما آنها منابع انرژی متعارف به طور گسترده و در دسترس ندارند. ثالثاً، اکثر کشورهای در حال توسعه با آب و هوای خشک، جمعیت پراکنده و غیرقابل دسترس و کمبود سرمایه سرمایه گذاری مشخص می شوند و بنابراین با موانع عملاً غیرقابل عبور برای تأمین انرژی با وسایل متعارف، به عنوان مثال، برق رسانی مواجه هستند. در مقابل این انرژی خورشیدی به راحتی در دسترس است و در حال حاضر بین کاربران بالقوه توزیع شده است. چهارم، به دلیل ماهیت پراکنده انرژی خورشیدی، تحولات در سراسر جهان در واحدهای کوچکتر بوده است که به خوبی با الگوی اقتصاد روستایی مطابقت دارد.

هدف از مطالعه

مطالعه حاضر بخشی از یک پروژه در استفاده از انرژی خورشیدی در AIT است که با هدف توسعه یک یا چند واحد نمونه اولیه سودمندی و صرفه اقتصادی انرژی خورشیدی برای اهداف طراحی شده را نشان می‌دهد.

هدف خاص بحث در این فصل، شناسایی منطقه ای از استفاده از انرژی خورشیدی مفید برای کشورهای در حال توسعه آسیا، و بیشتر، انتخاب یک دستگاه مناسب برای توسعه و برای تحقیقات اولیه است.

امکانات تحقیق و توسعه

به نظر می‌رسد تحقیقات انرژی خورشیدی در دو دهه اخیر شتاب بیشتری گرفته است. در این دوره، نشریات، سمینارها و کنفرانس های زیادی در مورد انرژی خورشیدی وجود داشته است. یکی از به‌روزترین و جامع‌ترین بررسی‌ها درباره کاربردهای انرژی خورشیدی، گزارشی است که توسط یک پانل مشاوره موقت هیئت علم و فناوری برای توسعه بین‌المللی با عنوان «انرژی خورشیدی برای کشورهای در حال توسعه: چشم‌اندازها و چشم‌اندازها»، آکادمی ملی علوم (1972). نتایج این گزارش جایگزین نتایج چنین نظرسنجی‌های قبلی است و در زیر خلاصه می‌شود.

این پانل مشاهده می کند که تبخیر خورشیدی یک روش سنتی و تاریخی برای به دست آوردن نمک از آب دریا یا آب نمک بوده است. امروزه در مقیاس کوچک و بزرگ در بسیاری از کشورها اهمیت دارد. به نظر می رسد تحقیقات کمی وجود دارد که نمی تواند به خوبی توسط صنایعی که از این فرآیند استفاده می کنند انجام دهد.

فناوری گرمایش آب به خوبی جا افتاده است و توسعه مورد نیاز عمدتاً برای انطباق فناوری با استفاده از مواد و قابلیت‌های تولیدی کشور مورد نظر است. آب گرم برای بیمارستان‌ها، مدارس و دیگر مؤسسات و خانواده‌ها می‌تواند با این پیشرفت‌ها بسیار در دسترس باشد. ماهیت تجهیزات به گونه ای است که می توان آن را در کشورهای در حال توسعه ساخت و تطبیق آن با شرایط آنها ساده به نظر می رسد.

تقطیر خورشیدی هنوز باید به عنوان آزمایشی در نظر گرفته شود، اما دستگاه‌های ثابت اجتماعی در مقیاس کوچک نزدیک به کاربردهای تجاری گسترده هستند. اکنون طرح‌هایی برای دستگاه‌های ثابت خورشیدی موجود است که قابل استفاده هستند و می‌توان با اطمینان خاطر قابل قبولی از آنها استفاده کرد. تحقیقات بیشتر در این کاربرد شامل انطباق فناوری موجود با نیازهای خاص کشورهای در حال توسعه از طریق اصلاحات طراحی برای امکان استفاده از مواد در دسترس محلی و اجزای تولید شده محلی است.

استفاده سنتی و گسترده از انرژی خورشیدی برای خشک کردن به ویژه محصولات کشاورزی است. طراحی و کنترل این موارد برای محصولات خاص یا سایر موادی که باید خشک شوند، زمینه های تحقیقاتی است که می تواند به کاربردهای عملی بیشتری در کشورهای در حال توسعه منجر شود که می تواند منجر به بهبود استفاده از منابع غذایی شود.

تحقیق و توسعه در گرمایش خورشیدی تقریباً به طور کامل در برنامه های کاربردی در آب و هوای معتدل کشورهای صنعتی انجام شده است. این پنل اطلاعات کمی از میزان واقعی نیاز به گرمایش فضا در کشورهای در حال توسعه یا نقش احتمالی انرژی خورشیدی در تامین این نیازها دارد.

مطالعات در زمینه تهویه مطبوع عمدتاً در برنامه های کاربردی ایالات متحده و استرالیا هنوز در مراحل اولیه است. به نظر می رسد امکان سنجی تکنولوژیکی تضمین شده باشد. امکان سنجی اقتصادی در حال حاضر تحت مطالعه است. بهترین روش های بدست آوردن سرمایش با انرژی خورشیدی در کشورهای در حال توسعه در حال حاضر چندان روشن نیست و فوریت و میزان نیاز به تهویه مطبوع مشخص نیست.

سیکل ها و سیستم های تبرید زیادی وجود دارد که می توان آنها را برای تبرید خورشیدی در نظر گرفت. هنوز مشخص نشده است که بهترین مقیاس برای استفاده از یخچال های خورشیدی در کشورهای در حال توسعه چیست. تعداد قابل توجهی از سؤالات باز در مورد تبرید وجود دارد، و این برنامه امکان جذاب استفاده بهتر از مواد غذایی موجود را در صورت موفقیت آمیز بودن تبرید دارد.

کاربردهای احتمالی توسعه موفقیت آمیز تبدیل اقتصادی انرژی خورشیدی برای رفع نیازهای انرژی مکانیکی یا الکتریکی گسترده است. این تبدیل همچنان یک مشکل گریزان و در عین حال جذاب است. به نظر می رسد پخت و پز خورشیدی از نظر فناوری ساده و در مزایای آن قابل توجه است اگر بتوان آن را با موفقیت به کار برد. با این حال، آزمایش‌های میدانی گسترده در هند، مکزیک و مراکش تاکنون منجر به پذیرش اجتماعی این دستگاه‌ها نشده است. نتیجه گیری در پانل به این صورت خلاصه می شود: فرآیندهای خورشیدی که اکنون مفید هستند یا می توانند به مرحله ای از توسعه برسند که در آن می توانند نتایج مفیدی را در کوتاه ترین زمان ایجاد کنند، تبخیر، خشک کردن، تقطیر و گرم کردن آب هستند. توسعه گسترده‌تر در تبرید، گرمایش خورشیدی، سرمایش و طراحی حرارتی ساختمان‌ها باید برخی از این کاربردها را در دهه‌های اخیر کاربردی کند. کاربردهای انرژی خورشیدی مستلزم توسعه اساسی فناوری جدید است.

منطق انتخاب تبرید خورشیدی

بحث در بخش قبل نشان می‌دهد که از کاربردهای انرژی خورشیدی که در مرحله آزمایشی هستند، گرمایش فضا و تهویه مطبوع نیازهای اولویت بالایی در آسیا نیستند، تبدیل به انرژی مکانیکی یا الکتریکی بهتر است توسط دستگاه‌های خوب انجام شود. آزمایشگاه‌های مجهز کشورهای صنعتی و اینکه پذیرش اجتماعی آشپزی خورشیدی نسبتاً مشکوک است، این امر تبرید خورشیدی را به عنوان یک منطقه احتمالی مطالعه می‌کند. برای انتخاب دستگاه برای توسعه بیشتر باید به سوالات زیر پاسخ داده شود. نیاز به چنین دستگاهی در کشورهای در حال توسعه به ویژه آسیا چیست؟ آیا دستگاه باید کولر غذا باشد یا یخ ساز؟ چه اندازه ای باید باشد؟ بقیه این بخش به تلاش برای یافتن پاسخ این سؤالات اختصاص دارد.

یک دانشمند برجسته خورشیدی از جنوب شرق آسیا که به طور ناشناس می نویسد، نظرات زیر را در مقاله ای با عنوان "موردی برای یخ ساز خورشیدی"، ANON.، (1963) بیان می کند.

"پس از هشت سال مطالعه در مورد مشکلات استفاده از انرژی خورشیدی در یک کشور توسعه نیافته، من معتقدم که امیدوارکننده ترین خط تحقیقاتی توسعه یک ماشین یخ سازی است. هدف باید یک ماشین یخ سازی مستقل و قابل اعتماد باشد که قادر به ساختن در حداقل 10 پوند یخ در روز آفتابی با هزینه یک سنت آمریکا به ازای هر پوند فقط با استفاده از انرژی خورشیدی و آب به عنوان ورودی. در کشورهای گرمسیری مقادیر زیادی از میوه‌ها، سبزیجات و ماهی‌های تازه از بین می‌روند یا ارزش آنها در اثر فساد کاهش می‌یابد. این فساد می توان با یخ زدن آنها با یخ از آنها جلوگیری کرد... یخ یک کالای تجاری مهم است که به دلیل هزینه بالای حمل و نقل (به دلیل ذوب شدن در مسیر یا هزینه بالای جایگزین، به ازای هر پوند 10 سنت آمریکا در مناطق دورافتاده به فروش می رسد. یک یخچال برقی ساخت خارجی حدود 250 دلار آمریکا هزینه دارد، هزینه یخ ساز خورشیدی مشابه حداقل 250 دلار آمریکا است. ایالات متحده زمانی خریداری می شد که مردم اجاق های خورشیدی را تنها با قیمت 10 دلار آمریکا خریداری نمی کردند. توضیح این است که یخ ساز خورشیدی را تاجران و مغازه دارانی که به راحتی می توانند این مبلغ را تهیه کنند خریداری می کنند و از یخ برای حفظ ذخایر ارزشمند میوه های تازه، ماهی و غیره استفاده می کنند. همچنین افراد فقیری که میوه های تازه، ماهی و غیره را تولید می کنند، می توانند یخ را با حدود یک یا دو سنت در هر پوند بخرند، زیرا این تنها یک سرمایه گذاری کوتاه مدت کوچک در حدود 10 یا 20 سنت آمریکا است که می توانند ظرف چند روز آن را بازیابی کنند. پس از فروش محصولات منجمد آنها».

BA HLI و همکاران (1970) احتمالات توسعه یخ سازها را در برمه مطالعه کرده اند. آنها بیان می کنند که یخ سازان و یخچال های خورشیدی از نظر هواشناسی کاملاً مطمئن هستند. آنها همچنین مشاهده می‌کنند که تأسیسات یخ‌ساز خورشیدی می‌تواند در اندازه‌های خانگی یا در اندازه جامعه برای شرایط محلی باشد. یخ سازهای خورشیدی و یخچال های خانگی باید تا حد امکان اتوماتیک باشند تا بتوانند با یخچال های برقی رقابت کنند. یخ سازهای خورشیدی به اندازه جامعه می توانند مشارکت دستی داشته باشند زیرا برای هر یخ ساز یک اپراتور در دسترس است. به طور تقریبی، هزینه تولید یخ توسط کارخانه های محلی نیم درصد آمریکا به ازای هر پوند یخ در کارخانه است، اما هزینه یخ در دست مصرف کننده در فصل سرد حدود یک سنت آمریکا به ازای هر پوند و در فصل سرد بسیار بالاتر خواهد بود. فصل گرم آنها به این نتیجه رسیدند که در این شرایط، اگر یک یخ ساز خورشیدی بتواند در هر نقطه ای از برمه یخ بسازد، آن یخ می تواند یک موهبت برای کشور باشد.

مریام (1972) در مورد کاربردهای احتمالی انرژی خورشیدی در کشورهای در حال توسعه به این ترتیب اشاره می کند:

"یک کاربرد بسیار امیدوارکننده، تبرید است. تبرید شامل یخچال های خانگی، خنک کننده فضا، تهویه مطبوع ساختمان ها و غیره می شود، اما من انتخاب کرده ام که توجه را بر روی یک دستگاه ممکن خاص متمرکز کنم، ماشینی برای ساخت یخ. این به چند دلیل است، هر دو تکنولوژیکی. و اجتماعی-اقتصادی اول اینکه تبدیل تابش خورشید به یخ مشکلات تناوبی و ذخیره سازی را حل می کند. یخ را می توان برای ماه ها ذخیره کرد.همچنین قابل حمل است... چرخه آمونیاک-آب در نظر گرفته شده است. چندین یخ ساز و یخچال با استفاده از این چرخه و ورودی انرژی خورشیدی ساخته شده است، طرحی که من در نظر دارم از فولاد نرم ساخته شده است و بدون قطعات متحرک ناهموار و ساده خواهد بود. خروجی آن 60-70 کیلوگرم در روز خواهد بود. یخ -10 ^درجه سانتیگراد، ورودی 10-12 متر تابش خورشیدی و خدمات یک اپراتور غیر ماهر تمام وقت خواهد بود.

پاسخ به سؤالات مطرح شده در ابتدای این بخش اکنون قابل ارائه است، یعنی:

تبرید خورشیدی یکی از زمینه های امیدوار کننده برای توسعه بیشتر است. به نظر می رسد یخ ساز مفیدترین وسیله در کشورهای در حال توسعه باشد. اگر بتوان یخ را با حدود یک سنت در هر پوند تولید کرد، قابلیت تجاری تضمین شده است. واحدی به اندازه جامعه که 150 پوند لواشک تولید می کند. یخ در روز، با مقداری عملیات دستی برای توسعه اولیه ترجیح داده می شود. یخچال های خانگی باید تا حد امکان اتوماتیک باشند.

هدف اول مطالعه با نتیجه گیری های فوق، یعنی انتخاب یک دستگاه مناسب برای توسعه بیشتر به دست آمده است. گام بعدی انجام یک مطالعه اولیه با هدف توسعه یک یخ ساز خورشیدی در اندازه جامعه است. به عنوان اولین قدم برای رسیدن به این هدف، یک یخ ساز آزمایشی طراحی و ساخته خواهد شد که تجربه ای را برای توسعه بیشتر فراهم می کند.

تبرید خورشیدی II

برخی از مفاهیم نظری که در تحلیل عملکرد یخچال های خورشیدی مفید است در این فصل ارائه خواهد شد. تجزیه و تحلیل مختصری از چرخه آمونیاک آب انجام خواهد شد زیرا در یخچال آزمایشی استفاده خواهد شد.

شاخص های عملکرد

هر وسیله خنک کننده خورشیدی اساساً از دو بخش تشکیل شده است: یک واحد خنک کننده که از یک چرخه ترمودینامیکی استفاده می کند که هیچ تفاوتی با آنچه در یخچال های معمولی استفاده می شود، و یک منبع حرارت خورشیدی با صفحه تخت یا یک کلکتور متمرکز برای کارکرد آن. شاخص معمولی که با آن عملکرد یک یخچال اندازه گیری می شود ضریب عملکرد است که به عنوان نسبت سرمایش تولید شده به گرمای عرضه شده تعریف می شود. همین مفهوم ممکن است برای جزء یخچال اعمال شود و نسبت خنک کننده ممکن است به این صورت تعریف شود

گرمای جذب شده توسط مبرد در طی سرد شدنگرمای جذب شده توسط محتویات ژنراتور در طول یخچال{\displaystyle {\frac {\mbox{گرمای جذب شده توسط مبرد در حین تبرید}}{\mbox{گرمای جذب شده توسط محتویات ژنراتور در حین تبرید}}}}

عملکرد کلکتور خورشیدی را می توان با نسبت گرمایشی که توسط آن ارائه می شود تعریف کرد

گرمای جذب شده توسط محتویات ژنراتورتابش خورشیدی بر روی کلکتور{\displaystyle {\frac {\mbox{حرارت جذب شده توسط محتویات ژنراتور}}{\mbox{تابش خورشیدی برخوردی روی کلکتور}}}}

اکنون نسبت عملکرد کلی را می توان به عنوان حاصلضرب دو نسبت تعریف شده در بالا تعریف کرد، یا به صراحت به عنوان

گرمای جذب شده توسط مبرد در طی سرد شدنتابش خورشیدی بر روی کلکتور{\displaystyle {\frac {\mbox{heat absorbed by refrigerant during refrigeration}}{\mbox{incident solar radiation on the collector}}}}

مفاهیم نسبت گرمایش و نسبت سرمایش به ویژه هنگام تجزیه و تحلیل سیستم هایی که در آن کلکتور و ژنراتور مجزا هستند مفید است.

بهره برداری از سیستم متناوب آمونیاک-آب

شکل های 2.1 و 2.2 یک سیستم ساده متشکل از دو مخزن را نشان می دهد که توسط یک لوله بالای سر به هم متصل شده اند. رگ دست راست حاوی آب آمونیاک است و به عنوان ژنراتور-جاذب عمل می کند. مخزن دست چپ حاوی آمونیاک خالص است و به عنوان کندانسور - تبخیر کننده عمل می کند.

عملکرد سیستم آبی آمونیاک متناوب را می توان به دو فاز تقسیم کرد: فاز بازسازی و فاز تبرید. در طول فاز بازسازی، گرما به ژنراتور جذب می شود که حاوی محلول آمونیاک با غلظت بالا است. همانطور که محلول گرم می شود فشار افزایش می یابد و پس از رسیدن به فشار میعان، آمونیاک تقطیر می شود و در اواپراتور-کندانسور که در یک سطل آب غوطه ور است، متراکم می شود، شکل 2.1.

در مرحله تبرید، منبع گرما حذف می شود و ژنراتور-جاذب خنک می شود. فشار کاهش می یابد و آمونیاک شروع به تبخیر می کند و گرما را از محیط اطراف می کشد و در نتیجه خنک کننده ایجاد می کند. محلول ضعیف آمونیاک در ژنراتور-جاذب، آمونیاک تبخیر شده را جذب می کند و این فرآیند تا زمانی ادامه می یابد که تمام آمونیاک موجود در کندانسور تبخیر شود، شکل 2.2.

تجزیه و تحلیل چرخه ایده آل

در تجزیه و تحلیل زیر از چرخه جذب آمونیاک - آب، همه فرآیندهای ترمودینامیکی برگشت پذیر فرض می شوند.

انرژی به صورت گرما در سه سطح دما منتقل می شود، به عنوان مثال،

• دمای اتمسفر _Ta که در آن گرما در کندانسور و جاذب دفع می شود.
• دمایی که در آن گرما از محفظه سرد Tc گرفته می _شود ،
• دمایی که در آن گرما در ژنراتور Tg دریافت می _شود .

می توان آرایشی از ماشین های برگشت پذیر را تصور کرد که عملکردی معادل عملکرد نیروگاه جذب را انجام می دهند، شکل 2.3. اولاً، یک موتور حرارتی برگشت‌پذیر مقداری گرما Qg را در دمای Tg دریافت می‌کند _و گرما _را در دمای T _a دفع می‌کند در حالی که مقدار کار Wga با بازده تولید _{می‌کند} .

دبلیوجآسg=تیg-تیآتیg،{\displaystyle {\frac {W_{c}a}{Q_{g}}}={\frac {T_{g}-T_{a}}{T_{g}}},}

که در آن تمام دماها در مقیاس دمایی ترمودینامیکی اندازه گیری می شوند. ثانیاً، یک یخچال برگشت پذیر مقداری گرما Qc را در Tc دریافت می کند _و گرما _را در Ta دفع می کند در حالی که مقداری کار W _{ca را} جذب می کند . ضریب کارایی یخچال می باشد

-سجدبلیوجآ=تیجتیآ-تیج.{\displaystyle {\frac {-Q_{c}}{W_{c}a}}={\frac {T_{c}}{T_{a}-T_{c}}}.}

اگر W _{ga برابر با - W ca} باشد ، این گیاه معادل یک یخچال جذبی خواهد بود، ضریب عملکرد کارخانه ترکیبی را می توان به صورت Qc / Q g تعریف کرد _که با _ترکیب دو عبارت قبلی تبدیل می شود:

سی.O.پ=سج/سg=تیج(تیg-تیآ)تیg(تیآ-تیج).{\displaystyle C.O.P=Q_{c}/Q_{g}={\frac {T_{c}(T_{g}-T_{a})}{T_{g}(T_{a}-T_{c})}}.}

اهمیت عملی این نتیجه این است که اگر یک COP برای چرخه مورد بررسی مشخص باشد، Tg _ممکن است محاسبه شود، زیرا T _a ثابت است و Tc _توسط طراح انتخاب می شود.

تجزیه و تحلیل دقیق چرخه آمونیاک-آب

CHINNAPPA (1961)، تجزیه و تحلیل دقیقی از چرخه نظری آب آمونیاک ارائه می دهد، دو شکل از چرخه برای مقایسه با چرخه واقعی مناسب است. این دو چرخه برای سیستم آبی-آمونیاک در نمودار فشار-دما-غلظت (ptX) نشان داده شده است. اولین شکل از چرخه نظری ممکن است "چرخه جذب فشار ثابت" نامیده شود و در شکل 2،4 با 2-3-4-5-2 نشان داده شده است. شکل دوم نظری ممکن است "چرخه جذب دمای ثابت" نامیده شود و در شکل 2.4 با 1-3-4-6-1 نشان داده شده است.

حتی اگر چرخه فشار ثابت کارآمدتر باشد، در عمل درک آن دشوار است. از این رو، چرخه دمای ثابت با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار می گیرد.

در چرخه جذب دمای ثابت، بازسازی شامل دو فرآیند 1-3 و 3-4 است. در مرحله تبرید در طی فرآیند خنک سازی 4-6 محلول معمولاً با غوطه ور شدن در حمام آب تا دمای t ₆ که برابر با دمای اولیه t ₁ است خنک می شود . تبرید موثر در طول فرآیند 6-l صورت می گیرد.

عبارت برای مقدار تبرید است

سج=دبلیو6"Lمتر{\displaystyle Q_{c}=W'_{6}L_{m}}

جایی که

Lمتر{\displaystyle L_{m}}= میانگین گرمای نهان مبرد در طول فرآیند 6-1.

دبلیو6"{\displaystyle W'_{6}}= وزن مبرد در نقطه 6.

گرمای تامین شده در طول فرآیند بازسازی 1-3-4 توسط

سg=دبلیو4اچ4-دبلیو1اچ1+🔻دبلیو4دبلیو1اچvددبلیو،{\displaystyle Q_{g}=W_{4}H_{4}-W_{1}H_{1}+\int _{W_{4}}^{W_{1}}H_{v}\mathrm {d} W,}

جایی که

w{\displaystyle w}= وزن محلول، پسوند نشان دهنده نقطه چرخه،

اچ{\displaystyle H}= آنتالپی خاص محلول، پسوند نشان دهنده نقطه چرخه،

اچv{\displaystyle H_{v}}= آنتالپی خاص بخار در حال جوشیدن از مایع،

ددبلیو{\displaystyle \mathrm {d} W}= جرم تفاضلی بخار در حال جوشیدن از مایع.

بنابراین عبارت COP تبدیل می شود

دبلیو6"Lمتردبلیو4اچ4-دبلیو1اچ1+🔻دبلیو4دبلیو1اچvددبلیو{\displaystyle {\frac {W'_{6}L_{m}}{W_{4}H_{4}-W_{1}H_{1}+\int _{W_{4}}^{W_{1}}H_{v}\mathrm {d} W}}}

توسعه تاریخی

طبق بررسی تبرید با انرژی خورشیدی که توسط SWARTMAN، HA و NEWTON (1973) انجام شد، اولین مطالعه ای که برای بررسی استفاده از انرژی خورشیدی برای تبرید انجام شد احتمالاً در سال 1936 در دانشگاه فلوریدا توسط گرین بود. بخار برای تامین انرژی یک یخچال جت بخار با گرم کردن آب جاری در لوله ای که در خط کانونی یک بازتابنده استوانه ای سهمی قرار می گرفت تولید می شد.

Oniga در سال 1937 گزارش داد که محققان در برزیل سعی کردند یک بازتابنده سهموی را با یک یخچال جذبی تطبیق دهند اما این سیستم هرگز از مرحله آزمایشی فراتر نرفت.

Kirpichev و Baum از روسیه عملیات موفقیت آمیز مجموعه ای از یخچال های خورشیدی با تولید 250 کیلوگرم یخ در روز را در سال 1954 گزارش کردند. یخچال ها از نوع بخار - تراکمی معمولی بودند که توسط یک موتور حرارتی کار می کرد که بر روی بخار تولید شده توسط یک دیگ بخار کار می کرد. تمرکز یک آینه بزرگ با این حال، به طور کلی پذیرفته شده است که راندمان پایین انرژی خورشیدی در تولید برق، هزینه بسیار بالای تجهیزات و پیچیدگی این نوع سیستم عوامل نامطلوب در توسعه آینده هستند. از زمانی که این سیستم ساخته شد، علاقه کمی به این جهت از تبرید خورشیدی نشان داده شده است.

اولین پروژه بزرگ در مورد سیستم تبرید با جذب خورشیدی توسط TROMBE و FOEX (1964) انجام شد. شکل 2.5 تنظیم کلی سیستم را نشان می دهد که دارای این ویژگی های اصلی است: محلول آمونیاک آب از یک مخزن سرد از طریق لوله ای که در خط کانونی یک بازتابنده استوانه-پارابولیک قرار دارد، جریان می یابد. آمونیاک-آب گرم شده بخار شده در دیگ متعاقباً در یک سیم پیچ خنک کننده متراکم می شود. اواپراتور سیم پیچی است که ظرف را احاطه کرده و به عنوان جعبه یخ استفاده می شود. بازتابنده استوانه ای سهمی 1.5 متر مربع اندازه گیری شد. در آزمایشات نمونه اولیه، تولید روزانه یخ حدود 6 کیلوگرم یا حدود 4 کیلوگرم یخ در هر متر مربع از منطقه جمع آوری برای گرمایش 4 ساعته بود.

شکل 2.6 - یخچال اصلی جذب متناوب با انرژی خورشیدی

طراحی توسط Trombe و Foex بسیار امیدوارکننده است و باید بیشتر مورد مطالعه قرار گیرد، اگرچه ممکن است تغییراتی در کلکتور خورشیدی، دیگ بخار و کندانسور ضروری باشد.

ویلیامز و دیگران در دانشگاه ویسکانسین در سال 1957 یک کولر کوچک برای استفاده در مناطق روستایی توسعه نیافته ساختند. این دستگاه از دو مخزن تشکیل شده است که توسط یک لوله به هم متصل شده اند همانطور که در شکل 2.6 نشان داده شده است. انرژی توسط یک آینه سهموی از پلی استایرن 1.27 میلی متری با یک فیلم پلی استر مایلار آلومینیومی تامین شده و در لبه توسط لوله فلزی سفت شده است. آمونیاک-آب و R-21-گلیکول اتر به عنوان محلول کار استفاده شد. این مطالعه نشان داد که با استفاده از سیکل های تبرید جذب متناوب می توان به تبرید دست یافت. اگرچه عملکرد توسط ویژگی‌های چرخه متناوب محدود می‌شود، اما سادگی سیستم باعث دمای پایین به‌دست‌آمده در اواپراتور می‌شود. در نهایت، این مطالعه نشان داد که آب آمونیاک نسبت به R-21-glycol Ether در یک سیستم تبرید متناوب عملکرد برتری دارد.

CHINNAPPA (1962) همانطور که در شکل 2.7 نشان داده شده است، یک یخچال متناوب ساده با یک کلکتور صفحه تخت در کلمبو، سیلان ساخت. ژنراتور-جاذب در این یخچال از جنس لوله جوشی بوده و با یک کلکتور صفحه تخت و یک جاذب آب خنک تعبیه شده است. کلکتور خورشیدی یک ورق مسی به ابعاد 152.4 سانتی متر در 106.7 سانتی متر، 0.76 میلی متر ضخامت و رنگ مشکی بود. این صفحه به شش لوله فولادی به قطر 6.35 سانتی متر فروخته شد و لوله ها به هدرها جوش داده شدند. سه پوشش شیشه ای روی کلکتور وجود داشت که توسط نوارهایی از تخته چوب پنبه پشتیبانی می شد. یک محلول آمونیاک-آب به عنوان مایع کار استفاده شد.

شکل 2.7 - شماتیک یخچال خورشیدی با کلکتور صفحه تخت توسط CHINNAPPA (1962)

در حالی که عموماً انتظار می‌رفت که کلکتور صفحه تخت برای دمای پایین‌تر تولید مورد نیاز در تهویه مطبوع مناسب‌تر باشد، آزمایش‌های انجام شده توسط CHINNAPPA (1962) نشان داد که می‌توان از یک کلکتور صفحه تخت استفاده کرد. ژنراتور برای تولید خنک کننده در دمای 12- درجه سانتیگراد. خاطرنشان می شود که در این یخچال می توان یخ را به میزان یک کیلوگرم در روز به ازای هر 0.7 متر ^مربع از سطح جمع آوری خورشیدی تولید کرد. نتایج در این تحقیق دیدنی نبود، اما آنها نشان دادند که یک یخچال متناوب ساده با استفاده از یک دستگاه جمع‌آوری حرارت با دمای پایین مانند کلکتور صفحه تخت می‌تواند به خنک‌سازی دست یابد.

SWARTMAN و SWAMINATHAN (1971) یک سیستم تبرید ساده و متناوب با ترکیب ژنراتور-جاذب با یک کلکتور صفحه تخت 1.4 متر ^مربع در دانشگاه وسترن انتاریو ساختند. شکل 2.8 سیستم را به صورت شماتیک نشان می دهد. مجموعه کلکتور-ژنراتور شامل لوله های فولادی 1.27 سانتی متری بود که یک فیدر 5.1 سانتی متری و هدر 15.2 سانتی متری را به هم متصل می کرد. ورق مس نازک به لوله ها لحیم شده و کل مجموعه در یک جعبه چوبی با مواد عایق در پایین و یک پوشش شیشه ای دو لایه در بالا محصور شد. محلول های آب آمونیاکی با غلظت متفاوت از 58 تا 70 درصد مورد آزمایش قرار گرفتند. تست ها نسبتا موفقیت آمیز بود. دمای اواپراتور تا 12- درجه سانتی گراد بود، اما به دلیل جذب ضعیف، سرعت تبخیر آمونیاک در اواپراتور پایین بود.

مطالعه دیگری در دانشگاه وسترن انتاریو در سال 1970 محلول آمونیاک سدیم تیوسیانات را در همان سیستمی که در بالا توضیح داده شد مورد بررسی قرار داد. نتایج بررسی نشان داد که ضرایب عملکرد برای NH ₃ -NaSCN از 0.11 تا 0.27 در مقایسه با 0.05 تا 0.14 برای NR3-H20 به دست آمده از مطالعه قبلی است، با این وجود، سیستم

شکل 2.8 - یخچال خورشیدی متناوب ساخته شده در دانشگاه غربی انتاریو

شکل 2.9 - یخ ساز خورشیدی ساخته شده در دانشگاه فلوریدا توسط FARBER (1970)

هنوز قادر به ایجاد مقدار قابل توجهی یخ در اواپراتور نیست. نتیجه گیری شد که NH3-NaSCN عملکرد بهتری نسبت به NH ₃ -H ₂ 0 دارد. همچنین هزینه تجهیزات کمتری را ارائه می دهد زیرا به دلیل فرار کم نمک NaSCN به ستون یکسو کننده نیاز نداشت. غلظت بهینه 54 درصد برای تبرید متناوب پیشنهاد شد.

FARBER (1970) موفق ترین سیستم تبرید خورشیدی را تا به امروز ساخته است. این یک یخ ساز خورشیدی فشرده بود که از یک جمع کننده صفحه تخت به عنوان منبع انرژی استفاده می کرد. شکل 2.9 نمودار جریان سیستم را نشان می دهد. کلکتور-ژنراتور خورشیدی 1.49 متر ^مربع ، متشکل از هدر بالای 6.35 سانتی متر بود. لوله‌های 2.54 سانتی‌متری بر روی مراکز 10.2 سانتی‌متری قرار گرفتند و به ورق آهن گالوانیزه 20 لحیم شدند. این واحد در یک جعبه ورق فلزی گالوانیزه با یک پوشش شیشه ای و یک اینچ عایق استایروفوم در پشت عنصر جاذب-ژنراتور قرار داده شد. علاوه بر اجزای معمولی مانند کندانسور، اواپراتور، جعبه یخ، مبدل حرارتی، یک ستون جذب آمونیاک از نوع پوسته و لوله و دو پمپ برای گردش آمونیاک مایع و آب سرد در اواپراتور وجود داشت. گزارش شده است که به طور متوسط ​​حدود 42200 کیلوژول انرژی خورشیدی توسط کلکتور در روز جمع آوری می شود و یخ تولید شده حدود 18.1 کیلوگرم است. این ضریب عملکرد کلی حدود 0.1 و 12.5 کیلوگرم یخ در هر متر مربع از سطح کلکتور در روز را نشان داد.

تا آنجا که به تبرید خورشیدی مربوط می شود، این موفق ترین سیستم بوده است، اما باید توجه داشت که این سیستم کاملاً خورشیدی نبود زیرا دو پمپ با برق کار می کردند. این سیستم در مناطقی که برق در دسترس نیست کار نمی کند.

III طراحی واحد تجربی

انتخاب پیکربندی

قبلاً گفته شد که یخچال خورشیدی از دو جزء تشکیل شده است، یک واحد برق خورشیدی و یک واحد تبرید. واحد برق خورشیدی بر اساس یکی از دو مفهوم اساسی، یعنی کلکتورهای صفحه تخت یا کلکتورهای متمرکز است.

کلکتورهای صفحه تخت سطوح مسطح سیاه شده برای جذب تابش مستقیم و پراکنده خورشیدی هستند. ممکن است پوشش های شفاف و عایق پشتی برای کاهش یا کنترل تلفات حرارتی از صفحه ارائه شود. روی صفحه، انرژی خورشیدی جذب شده به شکل دلخواه انرژی، معمولاً گرما، تبدیل می‌شود و وسایلی برای حذف آن انرژی، معمولاً به صورت آب یا هوای گرم شده، فراهم می‌شود. کلکتورهای صفحه تخت عموماً برای کار در موقعیت ثابت مناسب هستند.

عنصر اصلی جمع کننده فوکوس کننده یک دستگاه نوری است، به عنوان مثال، یک بازتابنده سهمی، برای متمرکز کردن جزء پرتو تابش خورشید بر روی گیرنده ای کوچکتر از بازتابنده. این کلکتور می تواند شار انرژی بالاتری تولید کند. اگرچه کلکتور فوکوس کننده دماهای بالاتری نسبت به کلکتور صفحه تخت می دهد، اما کار با آن دشوارتر است. همچنین برای یک واحد آزمایشی کوچک به نظر می رسد که گرانتر از کلکتور صفحه تخت باشد، بنابراین برای این مطالعه خاص یک کلکتور صفحه تخت انتخاب شد.

واحد تبرید می تواند یک سیستم جذب پیوسته یا متناوب باشد. اگر پمپ ها به برق نیاز داشته باشند، سیستم تبرید با جذب مداوم نمی تواند به این هدف عمل کند. بنابراین، در مناطق روستایی که برق در دسترس نیست، تبرید جذب متناوب

سیستم ارجحیت دارد. چرخه تبرید متناوب دارای دو عملیات اصلی بازسازی و تبرید است. بازسازی فرآیند گرم کردن سیال جاذب مبرد برای خارج کردن بخار مبرد و متراکم کردن بخار در یک ظرف جداگانه است. تبرید زمانی انجام می‌شود که مبرد مایع تبخیر می‌شود و یک اثر خنک‌کننده در اطراف اواپراتور ایجاد می‌کند. مبرد توسط جاذب دوباره جذب می شود. از آنجایی که یخچال یک دستگاه کاملاً آزمایشی است، تصمیم گرفته شد تا حد امکان آن را ساده نگه داریم. پیکربندی انتخاب شده در شکل 3.1 نشان داده شده است. سادگی با داشتن عملکرد کندانسور به عنوان اواپراتور و عملکرد ژنراتور به عنوان جاذب به دست آمده است.

عملیات سیستم

در حین بازسازی، شیر A باز و شیر B بسته است و محلول قوی در ژنراتور که توسط کلکتور صفحه تخت گرم می شود، می جوشد و بخار را با فشار بالا تولید می کند. محلول ضعیف توسط لوله های برگشتی عایق شده از هدر بالا به هدر پایین باز می گردد. بخار موجود در هدر بالایی عمدتاً آمونیاک است زیرا آب فراریت بسیار کمتری نسبت به آمونیاک دارد. بخار آمونیاک وارد کندانسور می شود که در مخزن آب سرد غوطه ور می شود تا خنک بماند. فشار در سراسر سیستم یکنواخت است. هنگامی که گرما متوقف می شود، شیر A بسته می شود و فشار بخار در ژنراتور کاهش می یابد. غلظت در ژنراتور در حال حاضر کمتر از قبل از بازسازی است. قبل از شروع تبرید، مخزن آب خنک کننده خارج شده و شیر B باز می شود. کندانسور اکنون به عنوان اواپراتور عمل می کند. آمونیاک به دلیل اختلاف فشار بین ژنراتور و اواپراتور بخار می شود. تبخیر آمونیاک گرما را از آن جذب می کند

شکل 3.1 - اولین واحد آزمایشی

اطراف اواپراتور، در نتیجه اثر تبرید ایجاد می کند. بخار آمونیاک از اواپراتور از طریق لوله ای که به هدر پایین ژنراتور منتقل می شود، عبور می کند تا بخار ورودی از طریق محلول آبی-آمونیاک حباب کند و بنابراین جذب در آن تسهیل می شود. پوشش های شیشه ای از کلکتور جدا می شوند تا گرمای جذب شده از رایزرهای ژنراتور به آسمان پخش شود. خنک سازی تا زمانی که تمام آمونیاک مایع در اواپراتور بخار شود ادامه می یابد. اکنون یک چرخه کامل عملیات تکمیل شده است. برای تطبیق در دسترس بودن متناوب انرژی خورشیدی، تبرید در طول روز انجام می شود و تبرید در شب پس از اینکه تابش دیگر در دسترس نیست، انجام می شود.

غلظت آکوا آمونیاک

هدف تولید دمای 17 درجه فارنهایت در اواپراتور است، فشار بخار اشباع آمونیاک بی آب در این دما 45 psia است. دمای جاذب دمای اتمسفر است که 86 درجه فارنهایت در نظر گرفته می شود. بنابراین در جاذب مخلوط آبی-آمونیاک در دمای 86 درجه فارنهایت با فشار بخار آمونیاک در psia 45 وجود دارد. از این رو، از نمودار ptx برای آبی-آمونیاک، غلظت 0.46 است، بنابراین نقطه شروع چرخه تبرید، که به عنوان نقطه 1 در شکل 3.2 نشان داده شده است، تعیین می شود.

مرحله بازسازی چرخه

دمای کندانسور 86 درجه فارنهایت است. از نمودار ptx فشار اشباع آمونیاک بی آب در این دما 170 psia است. نقطه 2 چرخه را می توان تعیین کرد، زیرا فشار و غلظت (که

شکل 3.2 - چرخه ترمودینامیکی ایده آل

در طول فرآیند l-2 تغییر نمی کند) در نقطه 2 شناخته شده است. نقطه 3 چرخه با حداکثر دمای محلول قابل دستیابی با کلکتور ثابت می شود که 189 درجه فارنهایت فرض می شود. این نقطه 3 و در نتیجه غلظت 0.40 از نمودار ptx را تعیین می کند.

مرحله تبرید چرخه

در حالت ایده آل، در مرحله تبرید چرخه، محلول ابتدا تا فشار جذب 45 psia خنک می شود که در غلظت 0.40 با دمای جذب اولیه 103 درجه فارنهایت مطابقت دارد. این چرخه با فرآیند 4-l تکمیل می شود که طی آن آمونیاک تبخیر شده در 17 درجه فارنهایت مجدداً به محلول جذب می شود.

مشخصات کلکتور-ژنراتور

تصمیم گرفته شد که دستگاه تا حد امکان جمع و جور باشد. بنابراین، یک منطقه چهار فوت در چهار جلویی برای کلکتور-ژنراتور انتخاب شد. لوله‌های بدون درز آهن سیاه در سراسر برای مقاومت در برابر خوردگی توسط مخلوط آمونیاک-آب و فشار مرتبط با غلظت‌های لزوما بالای آمونیاک مورد استفاده قرار گرفتند. یک ورق مسی چهار در چهار فوت و ضخامت 0.06 اینچ برای صفحه جمع‌آوری استفاده شد و به رنگ سیاه مات در آمد. صفحه به دوازده لوله به قطر 1 اینچ در فواصل چهار اینچی لحیم شد. انتهای لوله های 1 اینچی به هدرها جوش داده شد. برای جداسازی کافی آب از بخار آمونیاک از کلکتور-ژنراتور، از یک لوله 4 اینچی برای هدر بالایی استفاده شد، این طول لوله 56 اینچی در هنگام هدر، سطح مایع 225 در ² را ایجاد کرد. نیمه پر بود سطح مایع را می توان از طریق چشمان گاو نر در هر دو انتهای هدر مشاهده کرد. برای هدر پایین از لوله ای به قطر 2 اینچ و طول 54 اینچ استفاده شده است. ترتیب کلکتور-ژنراتور در شکل 3.3 نشان داده شده است.

شکل 3.3 - کلکتور خورشیدی - ژنراتور

برای جلوگیری از اتلاف حرارت در قسمت پشتی کلکتور-ژنراتور از فوم پلی استایرن به ضخامت چهار اینچ برای عایق استفاده شد. هدرهای بالا و پایین و رایزرهای هر انتهای کلکتور نیز با فوم پلی استایرن عایق حرارتی شدند. دو پوشش شیشه ای در جلوی سطح جمع آوری وجود داشت که توسط یک قاب چوبی پشتیبانی می شد. شیشه پنجره معمولی با ضخامت 1/4 استفاده شد. فاصله بین لوله های جمع آوری و اولین پوشش شیشه ای 1/4 اینچ بود. فاصله بین دو پوشش شیشه ای 3/4 اینچ بود. روکش های شیشه ای قابل جدا شدن بودند.

شیب صفحه ژنراتور 20 درجه نسبت به افقی بود و واحد رو به جنوب بود.

حجم ژنراتور

حجم ژنراتور محاسبه شده در زیر از ابعاد لوله استاندارد برای تعیین مقدار آب آمونیاک در سیستم و تعیین تغییرات سطح مایع در ژنراتور در طول چرخه استفاده می شود.

سربرگ بالا (نیمه پر)

1. 667 ft x 0.5 x 0.0882 ft3/ft = 0.206 ft3

14 رایزر 14 x 4 فوت x 0.00585 ft3/ft = 0.328 ft3 هدر پایین

1. 5 فوت x 0.0233 ft3/ft = 0.105 ft3

حجم کل = 0.639 فوت3

سطح مایع در هدر بالایی نیمه پر است

= 4.026 در x 56 اینچ= 225.456 اینچ 2= 1.565 فوت2

حجم ویژه آب آمونیاک

در نقطه 1، V1 = 0.0192 ft3/lb

نقطه 2، V2 = 0.0205ft3/lb نقطه 3، V3 = 0.0202 ft3/lb نقطه 4، V4 = 0.01895 ft3/lb

سطح مایع در ژنراتور با 0.639 فوت ³ از 0.46 آبی آمونیاک در 86 درجه فارنهایت شروع کنید. وزن آن 0.639/0.0192 = 33.281 پوند است.

حجم 33.281 پوند 0.46 آکوآمونیاک در 170 درجه فارنهایت 33.281 x 0.205 = 0.682 فوت ^{3 است.}

افزایش حجم 0.682 - 0.639 = 0.043 فوت ^{3 است}

افزایش سطح مایع 0.043/1.565 = 0.027 فوت است

هنگامی که غلظت، X = 0.46

Wt. از آمونیاک + wt. آب = 33.281 پوند

بنابراین، wt. آمونیاک = 15.309 پوند وزنی. آب = 17.972 پوند

هنگامی که غلظت X = 0.40 است

wt. آمونیاک = 11.981 پوند

wt. آب = 17.972 پوند

وزن کل = 29.953 پوند

بنابراین، wt. آمونیاک مقطر = 3.328 پوند.

پس از تقطیر 3.328 پوند آمونیاک، 29.958 پوند آب آمونیاک 0.40 در دمای 139 درجه فارنهایت داریم.

حجم = 29.953 x 0.0202 = 0.605 فوت ³

کاهش حجم کمتر از حجم اولیه در نقطه 1 0.034 فوت ³ است .

سقوط سطح مایع به زیر مرکز 0.034/1.565 = 0.022 فوت است.

کاهش حجم کمتر از حجم اولیه در نقطه 1 0.071 فوت 3 است.

افت سطح مایع در زیر مرکز 0.071/1.565 = 0.045 فوت = 0.544 اینچ است.

اندازه گیرنده آمونیاک

وزن آمونیاک تقطیر شده = 3.328 پوند

این آمونیاک دارای حجم (در 86 درجه فارنهایت) = 3.328/37.16 = 0.089 فوت3 است.

اجازه دهید گیرنده آمونیاک از لوله 4 اینچی جدول 40 ساخته شود. طول مورد نیاز = 0.089/0.0882 = 1.015 فوت = 12.18 اینچ.

در نتیجه گیرنده آمونیاک (کندانسور-اواپراتور) از لوله آهنی مشکی 4 اینچی به طول 16 اینچ ساخته شد.

گرمای نسل

اجازه دهید آنتالپی 29.953 پوند از 0.40 آبی آمونیاک در 189 درجه فارنهایت = H ₃ ، آنتالپی 3.328 پوند بخار آمونیاک در دمای متوسط ​​تولید (تقریبا) 178 درجه = H _A ، آنتالپی 33.28 درجه سانتی گراد در aquamon 6-04. F = H ₁ .

از انجیر 3.2: H _l = 33.281 x (-55) = -1830 Btu.

H _A = 3.328 x 627 = 2086 Btu.

H ₃ = 29.953 x 75 = 2246 Btu.

بنابراین، گرمای تولید = H ₃ + H _A – H _l = 6162 Btu.

تابش روزانه جهانی خورشید در سطح افقی = 400 Cal.cm. ^-2 روز ^-1

بنابراین، تابش انرژی خورشیدی بر روی کلکتور 3.7 برابر گرمای تولید شده است.

گرمای تراکم

پس از یکسوسازی، دمای آمونیاک 120 درجه فارنهایت است.

آنتالپی 3.328 پوند بخار آمونیاک در دمای 120 درجه فارنهایت

آنتالپی 3.328 پوند مایع آمونیاک در فشار 170 psia و دمای 86 درجه فارنهایت = 3.328 x 138.9 = 462 Btu. گرمای کل چگالش = 2110 - 462 = 1648 Btu.

کندانسور با غوطه ور کردن آن در 135 گالن (80×80×80 سانتی متر مکعب) آب سرد در طول چرخه تولید در دمای 1 درجه فارنهایت ثابت نگه داشته شد. مخزن آب توسط یک پایه چوبی پشتیبانی می شد.

جزئیات بیشتر طراحی

برای اتصال ژنراتور به مخزن آمونیاک از یک لوله 1 اینچی استفاده شد. طول 28 اینچ این لوله که به صورت عمودی از هدر بالایی بالا می رود به عنوان یکسو کننده برای حذف آب از آمونیاک در حال تقطیر استفاده می شود. همانطور که در شکل 3.4 نشان داده شده است، خط جذب از ¼ لوله متصل به هدر پایین ساخته شده است.

شکل 3.4 - یخچال کوچک با انرژی خورشیدی

شکل 3.5 - یخچال با انرژی خورشیدی

دو دریچه قطع کننده آمونیاک برای کنترل سیستم وجود داشت. فشار در سیستم توسط دو گیج آمونیاک نوع بوردون نشان داده شد. یکی به ژنراتور و دیگری در بالای لوله منتهی به گیرنده آمونیاک قرار داشت. همچنین از یک دماسنج در بالای یکسو کننده برای اندازه گیری دمای بخار آمونیاک استفاده شد.

تست های تجربی چهارم

رابطه بین دمای صفحه و دمای محلول

کلکتور-ژنراتور ابتدا با آب شارژ شد و اندازه گیری دما برای یافتن رابطه بین دمای صفحه (TT ₎ و دمای محلول (TL ₎ انجام شد . پنج آزمایش انجام شد (شکل 4.1 را ببینید). نتیجه گیری شد که دمای محلول در حدود 2.4 درجه فارنهایت کمتر از دمای صفحه مربوطه است. با این حال، مشاهده شد که در ابتدا و انتهای هر روز هر دو دما یکسان بودند. مقادیر میانگین اختلاف دما T _P - _{T L} در شکل 4.2 نشان داده شده است. این کالیبراسیون ضروری بود زیرا هیچ اتصال دماسنج فشار قوی وجود نداشت. برای اندازه گیری دمای داخلی به ژنراتور متصل شده است.

نتایج تجربی

پس از تخلیه، سیستم با محلول آبی آمونیاک 0.46 شارژ شد (به پیوست A مراجعه کنید). نتایج به دست آمده در طی چهار اجرای آزمایشی در شکل های 4.3 تا 4.14 نشان داده شده است. این اجراها در روزهای تقریباً بدون ابر انجام می شد.

در شکل 4.3 نشان داده شده است دمای صفحه (T _p )، دمای محلول (T _L ) که از کالیبراسیون نشان داده شده در شکل 4.2، فشار بخار محلول (Pl _{) ، دمای بخار آمونیاک هنگام خروج از یکسو کننده (T2 )} به دست آمده است. و دمای آب خنک کننده کندانسور (T3 ₎ در طول دوره تولید. فشار اواپراتور، دمای اواپراتور حاصل از فشار، فشار جذب و دمای جذب برای دوره تبرید در شکل 4،4 نشان داده شده است. چرخه های نظری و واقعی اجرا شده توسط محلول در کلکتور-مولد به ترتیب به صورت l-2-3'-4' و l-2-3-4-5 در شکل 4.5 نشان داده شده است.

شکل 4.1 - مشاهده دمای صفحه و محلول

شکل 4.2 - تفاوت بین دمای صفحه و محلول (T _P -T _L ): میانگین پنج دوره آزمایشی.

شکل 4.3 - مشاهده در طول آزمایش تبرید در 9 می 1975

شکل 4.4 - مشاهده در طول آزمایش تبرید در 9 می 1975

شکل 4.5 - چرخه های حل واقعی و نظری برای آزمون در 9 می 1975

شکل 4.6 - مشاهدات در طول آزمایش بازسازی در 10 می 1975

شکل 4.7 - مشاهدات در طول آزمایش تبرید در 10 می 1975

شکل 4.8 - چرخه های حل واقعی و نظری برای آزمون در 10 می 1975

شکل 4.9 - مشاهدات در طول آزمایش بازسازی در 14 می 1975

شکل 4.10 - مشاهدات در طول آزمایش تبرید در 14 مه 1975

شکل 4.11 - چرخه های حل واقعی و نظری برای آزمون در 14 می 1975

شکل 4.12 - مشاهدات در طول آزمایش بازسازی در 17 می 1975

شکل 4.13 - مشاهدات در طول آزمایش تبرید در 17 می 1975

شکل 4.14 - چرخه های حل واقعی و نظری برای آزمون در 17 می 1975

تجزیه و تحلیل آزمون در 14 می 1974 9شکل 4.9، 4.10 و 4.11) به عنوان مثال در زیر آورده شده است.

مقدار آمونیاک تقطیر شده

در ابتدا داریم:

غلظت محلول = 0.46

وزن کل محلول = 33.281 پوند

وزن آمونیاک = 15.309 پوند

وزن آب = 17.972 پوند

پس از بازسازی، غلظت نهایی محلول در کلکتور-ژنراتور 0.416 است، همانطور که در شکل 4.11 نشان داده شده است.

 وزن آمونیاکوزن آمونیاک + وزن آب=0.416{\displaystyle {\frac {\mbox{ Weight of ammonia}}{\mbox{Weight of ammonia + Weight of water}}}=0.416}

از آنجا که

وزن آب = 17.972 پوند،

وزن آمونیاک در محلول = 12.800 پوند.

از این رو

مقدار آمونیاک تقطیر شده = 2509 پوند.

میزان آمونیاک تقطیر شده نیز با مشاهده سطح مایع موجود در گیرنده تعیین شد. شکل 4،15 هندسه مقطع گیرنده را نشان می دهد.

اجازه دهید

A سطح مقطع مایع باشد،

R شعاع سطح مقطع گیرنده باشد،

h ارتفاع سطح مایع بالاتر از مرکز گیرنده باشد،

1 طول گیرنده باشد.

همچنین اجازه دهید v حجم لوله تخلیه زیر گیرنده باشد. سپس حجم مایع برابر با Al + v است.

شکل 4.15 - گیرنده آمونیاک سطح مقطع.

جایی که

آ=Πآر22+ساعتآر2-ساعت2+آر2{\displaystyle A={\frac {\Pi R^{2}}{2}}+h{\sqrt {R^{2}-h^{2}}}+R^{2}}

ما R = 2.013 اینچ، 1 = 1.25 فوت، و v = 0.00105 توفت داریم. و پس از این اجرا h 0.3 اینچ مشاهده شد. این می دهد

حجم آمونیاک مایع مقطر = 0.0666 تافت

این حجم آمونیاک مایع در ساعت 7 صبح بعد از بازسازی مشاهده شد. فشار بخار آمونیاک 169 psi بود.

اکنون از جداول آمونیاک داریم:

دمای آمونیاک = 86 درجه فارنهایت

چگالی آمونیاک مایع = 37.16 پوند فوت ³

بنابراین، وزن آمونیاک مایع تقطیر شده = 2.48 Ibs.

این با مقدار 2.509 پوندی که قبلاً از تغییر محلول آمونیاک-آب محاسبه شده بود، مطابقت دارد. اگر 2.48 پوند آمونیاک تقطیر شود، غلظت نهایی در ژنراتور 0.4165 است، این چرخه ترمودینامیکی واقعی همانطور که در شکل 4.11 نشان داده شده است را تایید می کند.

نسبت خنک کننده

نسبت خنک کننده سیکل عملکرد سیستم را اندازه گیری می کند و به صورت تعریف می شود

سیooلمنngrآتیمنo=n=سجسg{\displaystyle Coolingratio=n={\frac {Q_{c}}{Q_{g}}}}

جایی که

Qc = سرمایش در طول دوره تبرید در دسترس است، و

Qg = گرمای جذب شده توسط ژنراتور کلکتور در طول بازسازی.

سرمایش موجود در طول دوره تبرید را می توان به صورت کولو محاسبه کرد.

2.509 پوند آمونیاک مایع در 86oF (169.2 psia) دارای آنتالپی است.

= 2.509 x 138.9 Btu

= 3.48.9 Btu

2.509 پوند بخار آمونیاک در 19 درجه فارنهایت دارای آنتالپی است

= 2.509 x 617.5 Btu

= 1549.30 Btu

بنابراین، خنک کننده قابل دستیابی است

= 1540.30 - 348.50

= 1200.8 Btu

حرارت جذب شده توسط محلول در طی بازسازی

آنتالپی 30.772 پوند 0.416 آبی آمونیاک

در 193oF = H3،

آنتالپی 2.509 پوند بخار آمونیاک در دمای تولید متوسط

در 180oF = HA،

و آنتالپی 33.281 پوند 0.46 آبی آمونیاک

در 86oF = H1

از شکل 4.11،

H1 = 33.281 x (-55) = -1830 Btu

HA = 2.509 x (625) = 1568 Btu

H3 = 30.772 x (79) = 2431 Btu

کل گرمای جذب شده توسط محلول

= H1 + HA + H3

= 5829 Btu

بنابراین، نسبت خنک کننده

= 1200.8/ 5829

= 0.209

ضریب عملکرد خورشیدی

COP خورشیدی به عنوان نسبت سرمایش قابل دستیابی به مقدار انرژی خورشیدی جذب شده توسط صفحه کلکتور تعریف می شود. مقدار انرژی خورشیدی جذب شده توسط صفحه جمع آوری شده را می توان همانطور که در ضمیمه B نشان داده شده است محاسبه کرد. برای اجرا در 14 می مقدار انرژی خورشیدی جذب شده توسط صفحه

= 13237 Btu.

بنابراین، خورشیدی COP

= 1200.8/ 13237

= 0.0907

نتایج هر چهار دوره آزمایشی در جدول 4.1 خلاصه شده است.

جدول 4.1 خلاصه نتایج تجربی

شکل 4.16 - فرآیند تبرید - عکس پایین یخ زدگی روی اواپراتور را نشان می دهد.

بحث

اگرچه این سیستم کار کرده است، اما جیره خنک کننده و COP خورشیدی مانند مطالعات قبلی CHINNAPPA (1962) و SWARTMAN و SWAMINATHAN (1971) کم هستند. کنترل تلفات حرارتی در سیستم دشوار است. با این حال، در حالی که Swartman فرآیند جذب را آهسته می‌دانست، چنین مشکلی در فرآیند تبرید در این سیستم وجود نداشت. فرآیند جذب ظرف دو ساعت کامل شد و تشکیل یخ در سطح بیرونی اواپراتور نیم ساعت طول کشید (شکل 4.16).

V نتیجه‌گیری و طرح‌هایی برای ادامه تحقیقات

نتیجه گیری

قابلیت AIT در طراحی، ساخت و بهره برداری از تبرید با انرژی خورشیدی نشان داده شده است. علاوه بر این، شرایط عملیاتی تقریباً دقیقاً مطابق با مشخصات طراحی بود. بنابراین تئوری سیستم به خوبی قابل درک است. ویژگی جدید بخار آمونیاک از اواپراتور به هدر پایین ژنراتور به طوری که گرمای جذب در طی فرآیند تبرید از صفحه تخت دفع می شود نشان داده شده است که مشکلی را که کارگران قبلی در دستیابی به سرعت کافی با آن مواجه بودند برطرف می کند. جذب برای عملکرد رضایت بخش

ملاحظات اقتصادی

هزینه ساخت این واحد آزمایشی 15500 بات بوده است. اگر استهلاک و نگهداری سالانه 10 درصد هزینه باشد، هزینه روزانه 4 بات است، اثر خنک کنندگی به دست آمده در یک روز خوب برای تولید 2 کیلوگرم یخ کافی است و مطالعات آب و هوای تابش خورشید نشان می دهد که بیش از یک سال متوسط ​​بازده حدود 1 کیلوگرم یخ در روز خواهد بود. بنابراین، 1 کیلوگرم یخ 4 بات قیمت دارد. این یازده برابر قیمت عمده فروشی یخ در بانکوک است. (0.375 بات در هر کیلوگرم). با این حال، هدف از ساخت این واحد آزمایشی صرفاً نشان دادن اثر تبرید تولید شده از انرژی خورشیدی و کسب تجربه عملی بود. هیچ تلاشی برای بهینه سازی عملکرد سیستم یا به حداقل رساندن هزینه انجام نشد. بنابراین به نظر می رسد که یک یخ ساز خورشیدی با صرفه اقتصادی در فاصله قابل توجهی قرار دارد.

اصلاحات

در حال حاضر کار برای آزمایش دو ویژگی جدید در یخچال در حال انجام است. اولی یک شیر انبساط با یک سیم پیچ اواپراتور خشک است که بین گیرنده آمونیاک و ورودی های جذب متصل است. کویل های اواپراتور برای خنک کردن یک جعبه برای ساخت یخ استفاده می شود. ویژگی دوم یک آینه تخت است که برای افزایش گرمایش خورشیدی ژنراتور استفاده می شود. موقعیت های مختلف اتصال آینه آزمایش خواهد شد. این دو ویژگی جدید در شکل 5.1 نشان داده شده است.

توسعه یک یخ ساز روستایی

یخ ساز خورشیدی ممکن است برای مصارف خانگی یا روستایی طراحی شود. واحدهای روستایی بزرگتر کارآمدتر و در نتیجه نسبتاً ارزانتر خواهند بود. بنابراین هدف اصلی طراحی، ساخت و آزمایش یک یخ ساز خورشیدی است که 100 کیلوگرم یخ در روز بدون استفاده از نفت یا برق تولید کند. باید ناهموار و کار با آن آسان باشد. واحدی که 100 کیلوگرم یخ در روز تولید می کند به سطح جمع آوری خورشیدی حدود 20 متر مربع نیاز دارد. کارایی سیستم از چند جهت بهبود می یابد. با ثابت نگه داشتن غلظت آمونیاک در ژنراتور با کمک یک مخزن حاوی محلول اضافی، از دمای تولید بالا جلوگیری می شود. ظرفیت حرارتی بخاری خورشیدی با استفاده از جداکننده ستون بسته بندی شده به جای هدر قطر بزرگتر کاهش می یابد. مبدل های حرارتی برای صرفه جویی در گرما در حین بازسازی و برای صرفه جویی در سرما در هنگام تبرید استفاده خواهند شد. این سیستم در شکل 5.2 نشان داده شده است.

شکل 5.1- یخ ساز کوچک خورشیدی

شکل 5.2 - سیستم جدید یخ سازی با انرژی خورشیدی پیشنهاد شده است

در روز، در حین بازسازی، دریچه A باز است و B بسته است. محلول قوی از بالای مخزن از طریق مبدل حرارتی به پایین بخاری عبور می کند و محلول ضعیف به پایین مخزن باز می گردد. بخار آمونیاک از جداکننده در یک سیم پیچ غوطه ور در آب ساکن سرد متراکم می شود و مایع آمونیاک در گیرنده جمع می شود. در شب، در هنگام سرد کردن، شیر A بسته است و B باز است. آمونیاک از گیرنده از مبدل حرارتی، شیر انبساط B و اواپراتور عبور می کند. سپس بخار در آب-آمونیاک ضعیف از مخزن پایین جذب می شود. گرمای محلول توسط بخاری خورشیدی دفع می شود و محلول قوی به بالای مخزن باز می گردد. همچنین، آب ساکن اطراف کندانسور با قرار گرفتن در معرض آسمان شب خنک می شود. در این سیستم کارایی تمام واحدهای منفرد در ادبیات گزارش شده است، اما قبلا هرگز به این شکل ترکیب نشده اند. با این حال، بعید است که سیستم مشکل فنی جدی ایجاد کند.

جایگزین، گزینه ها

اخیراً توسط GUPTA (1976) گزارش شده است که RL Datta و گروهش در حال توسعه یک سیستم تیوسیانات آمونیاک سدیم هستند که قادر به تولید 75 کیلوگرم یخ در روز است. ضریب عملکرد طراحی سه برابر مقدار به دست آمده قبلی است و از مشکلات یکسوسازی ذاتی سیستم های آمونیاک-آب جلوگیری می شود. برای گرم کردن ژنراتور از یک کلکتور سهموی استوانه ای 25 متر مربع استفاده می شود.

خود DATTA (1976) به این موضوع اشاره کرده است

"خنک کردن تا دمای 50 درجه فارنهایت یا 60 درجه فارنهایت و ایجاد رطوبت کاهش یافته بسیار آسان تر از سرد کردن غذا در دمای یخ است......... تحقیقات فشرده باید به سمت تجهیزات ارزان قیمت بومی برای ارائه چنین خنک کننده در زیرزمین هایی که ممکن است تا حدی زیرزمینی باشند، انجام شود. کلکتورهای صفحه تخت با سطوح انتخابی می توانند به جای کلکتورهای متمرکز متحرک مورد استفاده قرار گیرند و بهره برداری توسط نیروی انسانی کشورهای در حال توسعه در مناطق روستایی آنها ارزان تر از ماشین های اتوماتیک است که نیاز به سرمایه گذاری بیشتری دارند. مناطق دورافتاده که در آن برق در دسترس نیست.»

اظهارات بیان شده در بالا نشان می دهد که توسعه فناوری تبرید با انرژی خورشیدی برای استفاده در مناطق در حال توسعه یک زمینه فعال است و این که خطوط تحقیقاتی مختلفی وجود دارد که باید دنبال شود. AIT با این پیشرفت ها در تماس خواهد بود و می تواند کمک های قابل توجهی در این زمینه داشته باشد.

منابع

ANON.، (1963)، موردی برای یخ ساز خورشیدی، انرژی خورشیدی 7 ص.1

BA HLI، F.، و همکاران (1970). امکانات برای یخ سازان خورشیدی. کنفرانس بین المللی جامعه انرژی خورشیدی، ملبورن، استرالیا.

CHINNAPPA، JCV، (1961)، مطالعه تجربی سیکل تبرید جذب متناوب بخار با استفاده از سیستم های جاذب مبرد آمونیاک-آب، و آمونیاک-لیتیوم نیترات، انرژی خورشیدی 5 ص. 1-18.

CHINNAPPA، JCV، (1962)، عملکرد یک یخچال متناوب که توسط یک جمع کننده صفحه تخت کار می کند، انرژی خورشیدی جلد 6 ص 143-150.

DATTA، CL، (1976)، انرژی خورشیدی - ارتباط آن با کشورهای در حال توسعه. مقاله کار، کارگروه تخصصی استفاده از انرژی بادی و خورشیدی، مارس 1976، بخش منابع طبیعی، ESCAP، بانکوک.

FARBER، EA، (1970)، طراحی و عملکرد یک سیستم تبرید خورشیدی فشرده، مقاله شماره 6/58، 1970، کنفرانس بین المللی جامعه انرژی خورشیدی، ملبورن، استرالیا.

GUPTA، CL، (1976)، انرژی خورشیدی در هند، مقاله کار، گروه کاری متخصص در استفاده از انرژی بادی و خورشیدی، مارس 1976، بخش منابع طبیعی، ESCAP، بانکوک.

MERRIAM، MF، (1972)، منابع قدرت غیرمتمرکز برای کشورهای در حال توسعه، موسسه فناوری و توسعه مرکز شرق-غرب، کارنامه Serious NO. 19

آکادمی ملی علوم (1972)، انرژی خورشیدی در کشورهای در حال توسعه: چشم اندازها و چشم اندازها. آکادمی ملی علوم، واشنگتن دی سی

SWARTMAN, RK, HA, VH, NEWTON, AJ, (1973) Survey of Solar-Powered Refrigeration, the American Society of Mechanical Engineers, August 1973, 73-WA/Sol-6

SWARTMAN، RK، و SWAMINATHAN، C.، (1971)، یخچال با انرژی خورشیدی، مهندسی مکانیک، ژوئن 1971، جلد. 6، ص 22-24.

ترومب، اف، و FOEX، M.، (1964)، ترازنامه اقتصادی تولید یخ با و ماشین جذب با استفاده از خورشید به عنوان منبع گرما، دوره های جدید انرژی، جلد. 4، انتشارات سازمان ملل متحد فروش شماره 63.I.38، صص 56-59

پیوست اول

شارژ کردن

برای این تحقیق محلول آمونیاک در آب مورد نیاز بود. گاهی اوقات خرید آمونیاک بی آب و تخلیه مستقیم در آب در شرایط کنترل شده برای به دست آوردن محلولی با قدرت مورد نظر مقرون به صرفه تر است. از آنجایی که یخچال با انرژی خورشیدی یک سیستم بسته بود، نیازی به شارژ مجدد دوره ای نداشت. اگر دستگاه دچار نشتی شد یا به هر دلیلی آمونیاک تخلیه شد، شارژ مجدد لازم بود.

تجهیزات

1. سیلندر آمونیاک مایع

2. مخزن آب غیر معدنی

3. مخزن آب آمونیاک

4. فشار سنج

5. شلنگ لاستیکی

6. دی کرومات پتاسیم

7. ترازو، 0-200 پوند

8. سوپاپ

9. پمپ خلاء.

روش

تجهیزات را همانطور که در شکل نشان داده شده است تنظیم کنید. A1 و A2. حذف هوا از سیستم ضروری است. وجود هوا عملکرد سیستم را مختل می کند. بنابراین، پمپ خلاء مورد نیاز است. توصیه می شود دی کرومات پتاسیم (1 اونس در هر 60 پوند) به آب غیر معدنی اضافه شود تا خوردگی داخلی سیستم تبرید خورشیدی به حداقل برسد.

مراحل زیر در فرآیند شارژ انجام می شود:

الف) V-6، V-1، V-2، V-3 را برای تخلیه هوا از سیستم توسط یک پمپ خلاء باز کنید، سپس تمام شیرها را ببندید.

ب) مخزن خالی آب آمونیاک را وزن کنید.

ج) V-1، V-2 و V-5 را باز کنید تا 18.9 پوند آب وارد مخزن آبی آمونیاک شود. V-5 و V-2 را ببندید.

د) V-3 و V-4 را به آرامی باز کنید تا 16.1 پوند آمونیاک مایع به آرامی وارد مخزن شود، V-3 و V-4 را ببندید.

ه) حدود شش یا هشت ساعت اجازه دهید تا مخزن خنک شود و پس از آن فشار به سطح پایینی کاهش یابد.

و) واحد تبرید خورشیدی را توسط پمپ خلاء تخلیه کنید.

g) مخزن آبی آمونیاک را از تجهیزات اختلاط خارج کرده و مطابق شکل A3 در واحد تبرید قرار دهید.

ح) برای رسیدن جریان شارژ از مخزن آبی آمونیاک به ژنراتور، فشار بخار در مخزن باید بیشتر از فشار بخار در ژنراتور باشد. بنابراین ژنراتور با آبیاری خنک می شود و مخزن توسط خورشید گرم می شود.

i) هنگامی که هدر بالایی ژنراتور نیمه پر باشد، فرآیند شارژ متوقف می شود.

شکل A1 - تجهیزات اختلاط

شکل A2 - تجهیزات اختلاط

شکل A-3 تجهیزات شارژ

ضمیمه B

برآورد تابش خورشیدی اتفاقی

It is assumed that the diffuse radiation in May in Bangkok is 200 calcm-2day-1. We shall also assume that the diffuse radiation on an inclined plane is a linear function of the angle of inclination and is one half of the maximum amount when the plane is vertical.The angle of inclination = 20 degrees to the horizontal. Therefore, the diffuse radiation on the inclined collector (D') is estimated to be 200 – 20/90x100 = 178 calcm-2day-1.Daily total global radiation at the Asian Institute of Technology were recorded using a Bimetallic Actinograph installed on the roof of the north engineering building of AIT. The results are shown in Fig. B1.During the period of the tests the sun passed very close to the zenith at midday. It was therefore assumed as an approximation that, since the collector (which paced south) was inclined at an angle of 200 to the horizontal, the vertical component of direct solar radiation should be multiplied by a factor cos 20o in order to estimate the component of direct radiation normally incident on the collector.Since global radiation (Q)

= direct radiation + diffuse radiation.

Total radiation on the inclined collector (Q')

= D' + (Q-200)cos20o

= 178 + (Q-200)x0.94 calcm-2day-1,

where Q is the daily global radiation.

Fig. B1 – Daily Global Solar Radiation at the Asian Institute of Technology

for the test run on May 14, 1975

Q = 467 calcm-2day-1.

Therefore,

Q = 429 calcm-2day-1

= 24,514 Btu.day-1 on 4'x4' collecting area

= 16.342 Btu per 8 hours

Assume the transmission by the glass cover = 90 percent, therefore, about 90 percent of the original incident solar energy will be transmitted by the first glass cover and another 90 percent by the second glass cover.

Therefore, the heat that proceeds to the collector plate is about 13,237 BTU.

It should be emphasized that the estimates obtained by this method are very rough.

Further Readings

refrigeration

solar refrigeration for vaccines

solar cooking

solar collector

insulation

distillation

solar distillation

ammonia

pressure gauge

saturation pressure