Research Article
Vol. 13, No. 2, 2023, p. 147-162
Thermal Analysis and Exergy of Linear Fresnel Reflectors for Feasibility of Use in Greenhouse Heating System
S. Noroozi1, A. Maleki 2*, Sh. Besharati3
1- M.Sc. Student of Mechanical Engineering of Biosystems Department, Faculty of Agriculture, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
2- Associate Professor of Mechanical Engineering of Biosystems Department, Faculty of Agriculture, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
3- Lecture of Mechanical Engineering of Biosystems Department, Faculty of Agriculture, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
(*- Corresponding Author Email: [email protected]) https://doi.org/10.22067/jam.2021.72345.1060
How to cite this article:
Noroozi, S., Maleki, A., & Besharati, Sh. (2023). Thermal Analysis and Exergy of Linear Fresnel Reflectors for Feasibility of Use in Greenhouse Heating System. Journal of Agricultural Machinery, 13(2), 147-162. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jam.2021.72345.1060
Received: 05 September 2021 Revised: 07 November 2021 Accepted: 15 November 2021 Available Online: 15 November 2021
Introduction
Solar energy is one of the most important sources of renewable energy, and it is used to address problems related to energy needs, including increasing fossil fuels, rising energy transportation costs, higher energy demand worldwide, and greenhouse gas emissions. Solar collectors harness the sun's thermal energy to convert it into useful and usable energy. Solar collectors are divided into several types, including parabolic trough collectors (PTCs), linear Fresnel reflectors (LFRs), solar plates, and central towers. Among these, the most common heat generation systems are linear adsorption technologies. In this study, we examine the use of LFR technology for greenhouse heating during the winter in Shahrekord.
Materials and Methods
Previous studies (Huang et al., 2014) were used for optical analysis. The Daneshyar model was utilized to calculate the amount of solar energy available at a particular location. Mathematical formulas were employed to calculate the instantaneous energy equilibrium, and a heat transfer resistance model was developed to calculate the heat loss of different parts of the collector. To create a model, the total amount of exergy must first be calculated, which can be done by using the Petlla formula given by Bellos et al. (2019).
Results and Discussion
The following results were obtained from this study:
The proposed mathematical model for calculating solar energy was accurate in terms of daily and instantaneous performance. This model was valid for both clear and cloudy days, making it applicable in a variety of weather conditions.
The maximum useful heat production of the current system for February was about 2.5 kW, resulting in an increased liquid temperature of 16 degrees Celsius in the heat tank.
The maximum thermal efficiency of the Fresnel collector during the day was 64%, while the average daily efficiency was 56.4%.
The most significant parameters that affected the production of useful energy were the position of the sun during the day and the number of cloudy days.
The system was capable of heating stored water to 98 degrees per day, available for up to 14 hours.
The system under consideration can be used to produce heat up to 1260 watts for 15 hours without heating the tank. The generated heat can be utilized in the food industry for steam production and industrial desalination of water.
The decrease in exergy efficiency was due to the reduction in the thermal efficiency of the system and the Homepage: https://jame.um.ac.ir
increase in the thermal difference between the collector and ambient temperatures. Higher values can be achieved by reducing the heat losses, which is a reason to reduce the exergy efficiency of the system.
Conclusion
This paper investigated the daily performance of a linear Fresnel collector with an 18 square meter mirror field, a parabolic collector, and an insulated storage tank with a volume of 250 liters. The investigation included experimental analysis and theoretical formulation of thermal phenomena under the weather conditions of Shahrekord. The mathematical model developed for this system is based on the energy balance in the collector and storage tank. The results show that this is an efficient greenhouse heating system, with an average thermal efficiency of 56%, which is reasonable and competitive with other similar technologies. Additionally, the cost of construction and maintenance of this system is much lower than that of competitors.
Keywords: Concentrated collectors, Heat loss, Reflector, Thermal efficiency
،ناراکمه و يزورون هب یطخ لنرف هدننکزکرمتم يژرسکا و یترارح ليلحت
روظنم ...
841
یشهوژپ هلاقم
دلج 31 هرامش ، 2 ناتسبات ، 3042 ص ، 312 - 301
هب یطخ لنرف هدننکزکرمتم یژرسکا و یترارح لیلحت ناکما روظنم
هناماس رد هدافتسا یجنس
هناخلگ شیامرگ
یزورون دیعس یکلم یلع ،3
2
یتراشب نیهاش ،* 1
:تفایرد خیرات 41
/ 60 / 4166
:شریذپ خیرات 41
/ 60 / 4166
هدیکچ
لاس رد لماح تمیق ،اوه یگدولآ شیازفا ریخا یاه یژرتنا ا هداافتسا ات هدش ثعاب میلقا تارییغت لیلد هب یبآ شنت و یژرنا یاه
ریذتپدیددت یاته
هب یدیشروخ یژرنا هژیو عمج .دبای شیارفا
هدننک عمج مهم عبانم ا یكی یدیشروخ یاه ییاراک و هد اب افسار نیا رد .دنفسه ییامرگ یژرنا نیمات و یروآ
لماع نیا شیازفا یارب م لا تامادقا و اهروفكلک نیا شهوژپ نیا رد اذل .تسا راروخرب یصاخ تیمها ا اه
هنا ور دركلمع ی
ک طخ لنرف هدنبات اب تهج ی
فسا درکرهش ییاوه و بآ طیارش رد هام نمهب رد هناخلگ کی شیامرگ مفسیس رد هداا هب
ددع تروص ی
هناماس نیا .دش دهاوخ یسررب اراد
ی ی ک گ ی هدتنر
هحاص تخت اب 40 عبرمرفم هنیآ نادیم هدوب
هب و ی ک خذ نزخم ی هر اس ی مدحاب 456 رفیل لصفم تسا هدش ا رب هولاع . ی
ن
، ژرتنا لداتات اتسا رب ی
رد
عمج خذ نزخم و هدننک ی
هر اس
،ی ی ک ر لدم ی ضا ی ارب ی پ ی ش ب ین ی هنا ور دركلمع دش هیهت رظن دروم هناماس
. لیلحت داد ناشن اه هک
یترارح هد اب هنیشیب
اب ربارب هناماس 01
و دصرد لوت رثکادح ی د ام ترارح ی د 4 / 5 ک ی تاوول تسا تمهب هاتم رد متش لوت رد ار هتناخلگ طیتحم شیاتمرگ ییاناوت هک .دراد ار ن
ا نینچمه افن
ی ج ا ی ن شهوژپ م ی ارب ناوت ی را ی با ی هناماس اه ی شروخ زکرمفم ی
د ی هب و و ی هژ هدنبات اب اه ی طخ لنرف ی درک هداافسا .
هژاو :یدیلك یاه ،یترارح تاالت ،یترارح هد اب ،هدنبات اب
هدننکزکرمفم زکرمفم یاه
همدقم 1
رتصمرپ لاتح نیتع رد و نیرتدتمآردرپ ا یكی ی رواشک نیرتت
شخب یم روشک رد یدیلوت دتشاب
. یتم ناتشن تاتقیقحت شیازتفا دتهد
هرهب هب تسا هارمه یژرنا رصم شیازفا اب ی رواشک رد یرو یروت
رد هک 56 هناخلگ یاه اگ دیلوت هفشذگ لاس ربارب ود شخب نیا رد یا
تتسا هدش
., 2014 et al Smith
تروتص تاتالاطم تب .) هتففرگ
،
هناخلگ یاه اگ ا دصرد هد ا شیب ی رواشک شخب دیلوت ار ناهج یا
یم دنک هتب رادتقم نتیا میروایب باسح هب زین ار یایب عبانم مهس رگا
دودتح 06 دیتسر دتهاوخ دتصرد
., 2008 et al Smith
) دوتخ هتک
4 - هدكتتشناد ،مفتتسیسویب کتتیناكم یتتسدنهم هورتتگ ،دتتشرا یتتسانشراک یودتتشناد
ناریا ،درکرهش ،درکرهش هاگشناد ،ی رواشک 4 - یتتسدنهم هورتتگ ،رایتتشناد ی رواتتشک هدكتتشناد ،مفتتسیسویب کتتیناكم
، هاگتتشناد
ناریا ،درکرهش ،درکرهش 0 - ی رواشک هدكشناد ،مفسیسویب کیناكم یسدنهم هورگ ،یبرم
، ،درکرهتش هاگشناد
ناریا ،درکرهش
* - :لوئسم هدنسیون Email: [email protected]
)
https://doi.org/10.22067/jam.2021.72345.1060
ناشن شخب نیا رد یژرنا رصم حلاصا تیمها هدنهد تسا
نینچمه
هناخلگ یاه اگ راشفنا نازیم رد یاهروشک رد یا
هتب ور هاتسوت لاتح
هاسوت عماوج رد هک تسا یلاح رد نیا تسا شیازفا ور رادقم نیا هففای
تتتسا شهاتتک هتتب
Jovanović, Kašćelan, Despotović, &
Kašćelan, 2015
.)
اافتسا نیوتن ی رواتشک هاسوت و دشر نیتشام و تاودا ا هد
تلاآ
هناخلگ و یعونصم تشک یاهرفسب ا هداافسا ،نردم تانص نیا رد یا
هدتش یگدولآ راشفنا و ی رواشک دشر نیب میقفسم طابترا دادیا مجوم ی رواتتشک شتتخب یگدوتتلآ داتتدیا شهاتتک تتتهج رد دتتیاب و تتتسا هار لح دوش هئارا ییاه
Arasu, 2019 Babu, Raj, &
.)
سررب ی اه ی مادنا هدش رب ور ی ژرنا رصم ی
هتناخلگ تتشک ا
ی
یم ناشن هک دهد هناخلگ دیلوت هنیزه نیرفشیب شیاتمرگ هب طوبرم یا
یم یشیامرگ هناماس عون هب یگفسب .تسا هناخلگ اتت دتناوت
16 دتصرد
هنیزه دوتش لماتش ار لوتصحم ییاهن ی
., 2013 et al Baudoin
.)
اتب ربارب و رفشیب رادقم نیا هیکرت دننام یروشک رد نینچمه 06
اتت 06
هنیزه دصرد یم لماش ار لوصحم ییاهن دیلوت یاه
دوتش
Ozgener
, 2006
& Hepbasli
تاقیقحت یخرب .) م ناشن
ی تب هک دهد ی ش ا ۰6
https://jame.um.ac.ir
دصرد زه ی هن اه ی لوت ی د هناخلگ یا طوتبرم زه هتب ی هتن اتمرگ ی ش تتسا
Sherafati, 2009
.) هنیمک ا رفمک یامد 44
تارتثا ویسلس هجرد
یدب تیایک و دركلمع رب رفشیب
دراد ی رواشک تلاوصحم
Hassan
Dokht, 2005
.) یژرنا یدیشروخ یكی
ا متهم نیرتت عباتنم یژرتنا
ریذپدیددت تسا
و هرهب یرادرب ا نآ یارب هلباقم اب تلاكتشم ه ورتما
یژرنا دننام رتصم شیازفا تخوتس
،یلیتسف شیازتفا تتمیق ،،رتب
یاضاقت یلااب یژرنا رد رسارس ناتهج و راتشفنا هتناخلگ یاته اگ یا
تتسا یبسانم خساپ
) Balaji, Reddy, & Sundararajan, 2016
.(
یشهوژپ رد دركلمع
هناماتس هتناخلگ یارتب ریذتپدیددت شیاتمرگ اتب
ا هداافسا لنپ
هریخذ و ،رب دیلوت یارب کیئافلووفف یاه هب نآ ی
روظنم
هار متتش لوتت رد ییاتتمرگ نیتتم یتتمپ ی ادتتنا یتتسررب
دتتیدرگ
Anifantis, Colantoni, & Pascuzzi, 2017
.) نینچمه یتهورگ
هناماس لدم کی ییاناوت نارگشهوژپ ا رگید ی
هدننکزکرمفم تترارح
ی
شروخ ی د ی بآ ی ارب ی امرگ ی ش هناخلگ ار دروم سررب ی رارق دنداد . نآ اته
شرازگ دندرک هک هناماس ی پ ی داهنش ی زه ی هن اه ی امرگ ی ش ار هتناخلگ
ات 5 / 04 دصرد شهاک م ی دهد
Attar & Farhat, 2015
) رادقم نیا .
ناتتشن هدتتننکزکرمفم ا هداافتتسا تتتیمها هدتتنهد رد یدیتتشروخ یاتته
هناماس عوتن ود هتب دوتخ یدیتشروخ شیاتمرگ .تتسا یتشیامرگ یاه
هدننکزکرمفم دننام زکرمفمریغ و زکرمفم میتسقت تتخت هحاتص یاته
یم .دنوش هدننکزکرمفم زکرمفم یاه
عاوتنا هتب یومهتس
4PTC
)،
هدتنبات اب
لنرف یطخ
4LFR
)،
باقتشب یدیتشروخ و
رتب میتسقت یدیتشروخ
یتتم دوتتش . رد ناتتیم نآ
،اتته لوادتتفم نیرتتت هناماتتس یاتته دتتیلوت اتتمرگ
یروانف یاه بذاج یطخ
،دنفسه دننام یومهس عاونا و
هدتننکزکرمفم
لتنرف هتک دتنراد یناتسكی اتبیرقت درتكلمع
) ., 2014 et al Xu (
رد.
تروتتص تتتباث هتتگن نفتتشاد هتتیحان
،بذاتتج شیازتتفا تبتتسن مکارتتت
لنرف هدننکزکرمفم اب
ندوزفا هدنبات اب یاه یفاضا یور لح لباق نیم
دوب دهاوخ
) Nixon, Dey, & Davies, 2013 (
یرایسب.
ا تاتالاطم
اب میظنت یاهریغفم فلفخم
هنیهب ی اس هلمج ا ضرع
،نادیم هلتصاف
ینوناک و هلصاف هنیآ
،اه هنیهب ی اس لنرف هدننکزکرمفم ار
یسررب دروم
دنداد رارق
) ., 2019 et al Bellos
رد .(
یتاالاطم لنرف هدننکزکرمفم ار
اب یبایدر توتمی آ دروتم یتسررب رارتق دتنداد و نآ اته 04
% نیگناتیم
دركلمع هد اب یترارح ار اب حطس یامد عیاتم کتیدزن هتب 166 هتجرد
ویسلس هب دندروآ تسد
) Huang, Li, & Huang, 2014
.(
حر رد یم هیوناث هدنبات اب یاه هقن وذ یلصا عون ود هب ناوت
و یا
هب تاالاطم ا یكی رد .درک هراشا یومهس رو
یشیام آ هدتننکزکرمفم
لنرف هقن وذ یا نودب ششوپ یسررب دش و هد اب یترارح
ًافبسن مک 06
دصرد و یامد بآ کیدزن هب 06 هجرد ویسلس هب دتمآ تسد .
لتیلد
1- Parabolic trough collector 2- Linear fresnel reflector
یروتتن تاتتالت و هتتیوناث هدتتنبات اب یتتحار ار متتک یهد اتتب نتتیا دنفسناد
) Mokhtar, Boussad, & Noureddine, 2016
یتكی رد.(
تلااطم ا رگید لنرف هدننکزکرمفم
هک اب هیوناث هدنبات اب هتقن وذ ی
یا
یسررب
،دوب هدش رثکادح هد اب یرون یدنبركیپ یداهنشیپ
کتیدزن هتب
05
% کی هک دوب رادقم
لباق مسانم تباقر
عاوتنا اتب یومهتس تتسا
) ., 2014 et al Huang
هدنبات اب .(
هیوناث اب لكش
،یومهس رتدتمآراک
ا بات اب ه وبرم اب هسدنه هتقن وذ تتسا
- Loni, Kasaeian, Asli (
) Ardeh, & Ghobadian, 2016
لتنرف عون هک یرگید یقیقحت رد .
هدنبات اب اب هیوناث
یومهس اب کمن باذم راک یتم درتک رثکادتح هد اتب
هناماس ربارب اتب 05
% دتش شرازتگ
Qiu, He, Cheng, & Wang,
.)2015
هب یتطخ لتنرف هدنبات اب یرون یهد اب ندناسر رثکادح روظنم
حر یدیشروخ یبایدر هناماس اب هارمه هناماس نیا یارب یالفخم یاه
یتكی رد تسا هدش هففرگ رظن رد هدتش یتحار هناماتس تاتالاطم ا
تتتقد یاراد 660
/
±6 شیازتتفا و 01
/ 40 یژرتتنا رد یژرتتنا یدتتصرد
تتتسا یدتتیلوت
., 2021 et al Barbón
) تاتتالاطم نیرتدتتیدج رد .
لایس ونان ا هداافسا هففرگ تروص هب اه
ترارتح لاتقفنا لایتس ناوتنع
یم ناشن جیافن .تسا هففرگ رارق یسررب دروم شیازتفا ثتعاب هک دهد
یم اه مفسیس نیا یترارح یهد اب دوش
Wang
; ., 2021 et al id Sa (
) ., 2020 et al
. یترارح یژرنا دیلوت هب اهنت یطخ لنرف هناماس دربراک
مفسیس یحار رد نآ دربراک و هدوبن دیام یاه
ئافلووفف ی ک زین زکرمفم
مفسیس نیا تسا هدش یسررب هب اه
رفتشیب یرون یلاگچ ندوب اراد لیلد
یم هئارا ار رتلااب یرون یهد اب دنهد
Boito & Grena, 2021
.)
تتتسی تلاكتتشم تخوتتس ا هداافتتسا یتتطیحم
ف یاتته تتس و یلی
شلاچ لصف رد هناخلگ تشک یاه لاوتمام هتک تشک ا راخ یاه
اتب
هنیشیب هناماتس کتی ا هداافتسا ،تتسا هارمه روشک یژرنا رصم ی دروتم یژرتنا دیلوت و تمیق تابث دننام ییایازم اب یدیشروخ شیامرگ هتجوت اتب .تتسا یگتشیمه و ناگیار یدیلوت یژرنا اری تسا تیمها ناكما هدش مادنا تاقیقحت هب یدنس
هدتننکزکرمفم هناماتس یریگراتک
مرگ یارب یطخ لنرف .تتسا رادروتخرب یصاخ تیمها ا ،هناخلگ شیا
طیارش هب هجوت اب اذل بآ
و ییاوه
،درکرهش نافسم لصف کتی
لدتم
یضایر یارب شیپ ینیب دركلمع هنا ور هناماتس داتدیا ،هدتش تلاداتام
یلیلحت رد دروم دركلمع هناماس هب روظنم یفرام کی لدتم یتضایر ا
هناماس یاه لنرف هدننکزکرمفم هچراپكی
داهنشیپ یم یم .دوش ناوت نایب
دومن هک ده نیا راک هئارا کی لتیلحت یرتظن عماتج
، یارتب نیتیات
دركلمع هنا ور کی لنرف هدننکزکرمفم یطخ
ناكما و هداافتسا یدنتس
هب هناخلگ شیامرگ یارب مفسیس نیا ا هنیزه شهاک روظنم
دیلوت یاه
هناخلگ تشک عناوم عفر و هام رد یا
.تسا لاس درس یاه
شور و داوم اه
ا هداافتسا اتب هتناخلگ شیامرگ هناماس یسررب تورض هب هجوت اب
عمج هدننک هناخلگ ،یطخ لنرف یاه ختشم یترارح این و داابا اب یا
یتترارح اتین ،هناخلگ یترارح این اسا رب .دش هففرگ رظن رد 4۰06
یتتانم یاتتمد هتتنیمک رد تاو 46
تتتسا ویتتسلس هتتجرد
Jafari,
2017 Mortezapour, Jafari Naeimi, & Maharlooei,
) هناماس .
،حرت نتیا هتک تتسا هدش یحار یرو یطخ لنرف هدننکزکرمفم هدتتنبات اب یدادتتات لماتتش یارتتب )هتتیوناث هدتتنبات اب عوتتن و هتتیلوا یاتته
تسد رارح اتین ا یشخب نیمات و مسانم یرون یلاگچ هب یبای رد یتت
دتیاب ادتفبا متسانم یرون یلاگچ هبساحم یارب .دنک مهارف مش لو اتسا رتب بپتس دیدنتس یرون یهد اب رظن ا ار مفسیس یلک حر یم یترارح یهد اب نادتیم ناوت
آ هتنی .دوتمن ختشم ار هتیلوا یاته
مه این نیمات یارب یترارح هریخذ نزخم کی یاراد هناماس نیا نینچ
مش رد هناخلگ یترارح نارتبج یارتب یتكمک یتترارح تتنملا کی و
.تسا نآ یترارح این لماک ارب ی را ی با ی هناماس ی امرگ ی ش حار ی هدش ، ا رافخاتس اب هناخلگ
ی ک لو هب هفر 5
ضرتع ،رفم 40
/ 4 وتلج تمتسق عاتاترا اتب رتفم
هناخلگ 5 / 4 مقع تمسق و رفم 05
/ 4 تم هداافسا رفم ی
دوتش . رد دروتم
رافخاس هناخلگ وق ا ی اه ی نهآ ی عتطقم حطس اب 1
× 1 فناتس ی رتفم و
ب حطس ی نور ی تشوپ نآ ی هد تش هد
،رو ا اته ی تلپ ی اتب ااتش تاتنبرک
تماخض 46 م یل ی دش هفخاس رفم ه
2017 ., et al Jafari
).
هتب روتظنم
یطخ لنرف هدنبات اب کی ا یدیشروخ یترارح یژرنا ا هداافسا هارمه
اب کتی نزتخم هرتیخذ یتترارح ی اتس تتسا هدتش هداافتسا
هناماتس .
یشیامرگ یرو رد هدننکزکرمفم یدیلوت ترارح ات تسا هدش یحار
هتناخلگ طیحم هب ترارح لاقفنا هایظو یترارح لدبم و هریخذ ،نزخم لكش دراد ار 4
) .
لکش 1 - امن ی لک ی ی ک هناماس امرگ ی ش ی لنرف طخ مصن ی هناخلگ رد هدش :
4 - ،هناخلگ 4 - زکرمفم هدننک طخ ی لنرف
، 0 - لدبم ترارح
،ی 1 - یمپ
،
5 - نزخم
Fig.1. Overview of a linear Fresnel heating system installed in the greenhouse: 1-Greenhouse, 2- Fresnel linear concentrator, 3- Heat exchanger, 4- Pump, 5- Tank
هدنبات اب لنرف یطخ دروم یتسررب رد لكتش 4 ناتشن هداد هدتش
تسا . نیا هدننکزکرمفم یاراد
کی هدنریگ اب یطخ بذاج تسا
بذاج.
اب هداافسا ا داوم اع ی ااش
، اع ی دتنب ی تتسا هدتش .
تتهج یرتیگ
عمج هدننک بونج - لامش هیوا توتمی آ راتص ) و تابتساحم .تتسا
یبای را یرظن لنرف هدننکزکرمفم یارب
طیارش بآ و ییاوته درکرهتش
رادم 40 ات 04 ییاتیفارغج ضرتع هتجرد )
.دتش ماتدنا نتمهب هاتم رد
کتی هناماس یهد اب شیازفا تهج نینچمه هناماتس
یباتیدر راتکدوخ
یارب تکرح هدنبات اب اه هب و تباث داب تعرس .تسا هدش هففرگ رظن رد
رادقم 0 هیناث رب رفم ریتسم رد یتترارح تاتالت ا و هدش هففرگ رظن رد
رتص بذاتج ا راتخ لایس تکرح عیاتم .تتسا هدتش رتظن
رد راتک
هدننکزکرمفم بآ
و حطس یاتمد یتسررب هدتش ًاتبیرقت اتت 466 هتجرد
یفناس دارگ هناماس یپلافنآ مک ) تسا . هبساحم
یدیشوخ بذج یژرنا ی رته رد یدیتشروخ شبات نازیم رد یددافم لماوع رثوتم هتقطنم
نازتیم ،اتیرد حطتس ا عاتاترا ،ییاتیفارغج ضرتع و لو لثم تسا و رتبا رادتقم و تتبو ر دتننام یسانشاوه لماوع ،رابغ و درگ ،یگدولآ لدم رثکا .هریغ شیپ یاه
هیاپ تاعلا ا نیا اسا رب زین ینیب یراذتگ
هدش دروتم دتیاب زین یداصقا تیاضو ،ییاوه و بآ طیارش رب هولاع دنا
جوت .دریگ رارق ه یم
هبساحم یارب رایشناد لدم ا ناوت یژرتنا رادقم ی
درک هداافسا دیشروخ یرون
.
هیاوز و اهرتماراپ یدیشروخ یاه
حطس هب هدیسر یدیشروخ شبات رادقم هبساحم یارب نیم
ایفحا
هیوا و رفماراپ فیرات هب یدیشروخ یاه
تسا هراتشا رتی دراوم رد هک
تسا هدش
2009 , Ebrahimpour, Maaref, & Nairi
) .
لکش 2 تمسق-
فلفخم یاه هناماس کی
هدنبات اب لنرف یطخ
Fig.2. Different parts of a linear Fresnel reflector system
فارحنا هیواز : 𝛅
نیب هیوا وترپ و دیشروخ یاه طخ
تسا اوفسا
ا و هطبار 4 ) یم هبساحم هجرد مسح رب .دوش
4
[ )
]
هطبار رد 4 ) رادتقم هاتم لوا یاتنبم رتب ور هرامتش اتب رتبارب
.تسا یدلایم تعاس هیواز :𝝎
تعاس هیوا هبساحم یارب یم
هتطبار ا ناوت
4 .درک هداافسا )
4 ω ( )
)
نام هلداام هطبار ا
0 م ) باسح یم دوش .
0 )
( )
هقطنم ینام تعاس لاخا هطبار ا یا
1 لباق ) .تسا هبساحم
1
)
هطبار رد 1 ) یم لحم ییایفارغج لو اب رباربL
.دشاب
:رایشناد لدم نیتمخت یارتب یتبردت طباور اسا رب لدم نیا
رد یدیشروخ شبات نازیم 01
هب ناریا رهش نتیا رتب .تسا هدمآ تسد
هطبار ا فا حطس رب لک شبات رادقم اسا 5
یم هبساحم ) .دوش
5
)
( )
هب یژرنا رادقم رب هدمآ تسد
( ) مسح .دوب دهاوخ
نیا رد
هطبار هطبار ا هک.تسا ربا میرضCF
یبیرقت ی
̅ ̅
هتک
رادقم
̅
یم ور تاعاس لک هب ور یباففآ تاعاس رادقم اب ربارب ̅
.دتشاب
رادقم یم دیشروخ ار تمس هیوا هطبار ا هک دشاب
0 هبتساحم ) یم
.دوش 0
)
رد هطبار ی 0 رادقم ،) یم لحم ییایفارغج ضرع اب ربارب
.دشاب
هدزاب ηoptیرون
هد اب یرون هب هلیسو ی یاهرفماراپ ری
دننام بذج میرض هدتنریگ
)α
، بات اب میرض هنیآ
اته
ρ )،
میرتض لاتقفنا شتشوپ
τ ) و لتماع
یریگهر
γ ) هبساحم یم دوش . هولاع رب
،نیا یارب رد رظن نففرگ رییغت
هد اب یرون یارب تیاقوم یاه فلفخم
،دیشروخ ا کی رفماراپ
،یفاضا
حلاصا هدننک دیتشروخ بات اب هیوا
)K
هداافتسا یتم دوتش . ،نیارباتنب
یم ناوت تشون :
0 η )
لماع یریگهر هبγ
ناونع یرسک ا شبات بكانم هدش رد بذاج
هب لک شبات بكانم هدش فیرات یتم دوتش و رتبارب اتب ۰5 / 6 باتخفنا
یم دوش
.
یطخ لنرف یشیامرگ هناماس تاصخشم هک تسا یطخ لنرف هدننکزکرمفم یدیشروخ شیامرگ هناماس عون
فیدر لماش لو هب هنیآ یاه
0 و رفم ضرع 05 / 6 بذاج لو .تسا
5 / 0 هنیآ لو ا رفشیب یمک رفم یم هففرگ رظن رد هیلوا یاه
هتب دوش
هنیآ فیدر دادات .)یرون یهد اب شیازفا و دیشروخ لیام شبات لیلد اه
یتترارح اتین هتب هجوت اب دوب دهاوخ رییغت لباق یترارح این اسا رب متدح اتب نزخم هب هناخلگ هنابش 456
ن بآ رتفیل کتیدز 466 هتجرد
درکرهتش رهش یدیشروخ شبات نازیم هب هجوت اب .تسا این ویسلس دادتات هناماس یترارح و یرون یهد اب نففرگ رظن رد نودب 44
فتیدر
یامد ات ار بآ رادقم نیا شیامرگ ییاناوت هنیآ ۰0
تاتالت .دنراد هجرد
فیدر شیازفا ای یترارح تنملا ا هداافسا اب و هبساحم هنیآ یاه
خساپ
یم هداد ای هنیآ هدنبات اب عون .دوش مولآ
ین ی مو ادوتنآ ی ز هدتش تتسا . باتق
یم هفخاس هزیناولاگ دلاوف ا روفلک ا رتفمک ه اتس یتنیمخت ن و .دوش
566 ا شیب هناماس دیام رمع و مرگولیک 46
هدتش هد نیتمخت لاتس
تسا
) , 2016 Tagle, Agraz, & Rivera
.(
رثوم تحاسم هنیآ
هیلوا یاه ) Aa
متسح رب اتب )
هداافتسا ا
هطبار ی 0 ) هبساحم یم دوش . نیا رفماراپ اب ضرف نتیا هتک هتنیآ یاته
هیلوا رد تهج یقفا دنفسه رثوم تحاسم هدنبات اب
هیلوا یاه ار
دروآرتب
یم دنک
(Sharma, Nayak, & Kedare, 2015)
.
0
)
ریداقم فیدر دادات
هنیآ یاه
،اه هنیآ ضرع اب ربارب و اته
هنیآ لو L
مسح رب اه وترپ .تسا )m
میقفتسم یدیتشروخ دوتجوم
) Qs
مسح رب ) W
هطبار ا ۰ ) هبساحم رادتقم نآ رد هک تسا هدش
4DNI
لامرن میقفسم شبات خرن اب ربارب مسح رب
( )
سا .ت
۰
)
دیلوت یامرگ هناماس طسوت دیام
)Qu
اب هداافسا ا لداات یژرتنا
رد مدح هطبار لایس 46
) تاو متسح رب هبتساحم
دتش
et Bellos (
) ., 2016
.al
46 ̇ )
رادقم .تسا هیناث رب مرگولیک مسحرب بآ مرج اب ربارب ̇
رتبارب
،هژیو ییامرگ تیفرظ اب
و هب
یجورخ و یدورو یامد میترت
.تسا هدننکزکرمفم لحم رد یدیشروخ لامرن شبات اب ربارب
،)W
بذاج تحاسم اب ربارب
( )
، اب ربارب میرتض لاتتا یتترارح
( )بذاج ریداقم
و
یامد و طیحم یامد اب ربارب
مسح رب بذاج
(°C)
.تسا
هدزاب ترارح ی
هد اب یترارح
ηth ) هدننکزکرمفم رد یطخ
لنرف هب ناوتنع تبتسن
یامرگ دیام هب یژرنا یدیشروخ دوجوم
فیرات یم دوش نآ رد هک
تحاسم لنرف هدننکزکرمفم و
DNI
یدیشروخ شبات تدش دنفسه
اتب .
ب ه بات اب یرون نامدنار ندروآ تسد یم یطخ لنرف هدننک
دركلمع ناوت
نآ یرون ار هطبار 44 ) لیلحت درک
) Kalogirou, 2012
.(
44 )
1- Direct Normal Irradiance
میرض نینچمه ذح
امرگ )FR
ا هتطبار 44 ) هتب هدتمآ تتسد
تسا
) Kalogirou, 2012 .(
44
)
[ ( ́ )]
میرتتض ́
هتتطبار ا روتتفكلک ییاراتتک ی
40 یتتم هبتتساحم) دوتتش
) 2020 Blair,
&
, Beckman ,
Duffie
.(
40
́ ⁄ )
⁄
[ (
)]
ریداقم ،هطبار نیا رد و
،بذاتج یتلخاد و یجراتخ رطق
و
نیگنایم .دنفسه بذاج و عیام ترارح لاقفنا میارض امد
رد
هدتتتنریگ ا هتتتطبار ی 41 هتتتب ) یتتتم تتتتسد دتتتیآ
Belessiotis, (
) Mathioulakis, & Papanicolaou, 2010 .
41
)
لداعت یاه ینآ یژرنا
یاه ارت یساسا یژرنا هناماتس رد رتی هدروآ هدتش تتسا . لداتات
یژرنا رد بذاج ار یم ناوت اتب هتطبار ا هداافتسا ی
45 ) درتک نیتیات
, 2020 Blair , &
Beckman Duffie,
).
45 )
( )
رادتتقم ،هدتتننکزکرمفم هتتب هدیتتسر یدیتتشروخ یژرتتنا لتتک
تیفرظ
بذاج یترارح هدننکزکرمفم
، میرض لاتتا
یترارح .تتسا هدننکزکرمفم بذاج لداتات
یژرتنا رد لدتبم یتترارح
نزخم هریخذ ار یم ناوت هب تروص هطبار ی 40 ) تشون
Belessiotis
2010 et al.,
:)
40
( ) )
میرض لاقفنا ترارح یلک رد لدبم و یترارح ربارب
.تسا یترارح نزخم یامد اب لداات
یژرنا رد نزخم هرتیخذ ی اتس رد
هطبار 40 ) هب تسا هدمآ تسد
2010 et al., Belessiotis
).
40
)
تیفرظ یترارح نزتخم عیام
، میرتض لاتقفنا
ترارح یلک رد نزخم هریخذ و تسا ی اس هریخذ نزخم یامد
اتس رد
هنابش لو هب ور
ترارتح هتجرد تارتییغت ندوتب یتطخ اتبیرقت لتیلد
یم هطبار ا ناوت 40
.درک هبساحم )
40
)
نایب نیا هفكن مهم تسا هتک ا نیگناتیم اتمد ) رد تلاداتام
یلبق هداافسا هدش تسا . نیا حطس امد ار یم ناوت هتب ناوتنع نیگناتیم
رادقم یامد یدورو و یجورخ دروآرب درک نازیم یژرنا هتطبار ا دیام
4۰ ) هب یم تسد دیآ
., 2019 et al Bellos
.)
4۰
)
[ ]
رادقم هدننکزکرمفم تحاسم اب ربارب
) ، هد اب اب ربارب
،یرون هب هدیسر شبات اب ربارب نیم
)
یاتهرفماراپ .تسا(
، و ) هب طباور تروص 46
ات ) 44 یم هبساحم ) دوش
Bellos
., 2019 et al
):
46
)
44 )
( )
44
⁄ )
ا یكی یرفماراپ هک رد طبار ه 44 ) احم هبس هدتشن تتسا میرتض
لاقفنا یترارح تسا
. نیا رفماراپ ار یم ناوتت اتب لدتم رتی ی اتس نییات
.درک لدم لدم یتابساحم
لدم یتابساحم رب ینفبم
لدم لاقفنا ترارح اب تتمواقم یتترارح
تلاح رادیاپ کی یداب
،تسا هک رد نآ مامت تلاح یاه لاتقفنا ترارتح
طوبرم هب هدیدپ یاه یكیزیف رد رظن هففرگ یم دنوش . لدم یتابتساحم
یارب نیلوا راب طسوت )لافتسیروف هفخاتس
دتش و یارتب نیتیات هد اتب
یتتترارح هدتتننکزکرمفم یاتته
یدیتتشروخ یومهتتس
هداافتتسا دتتش
Forristall, 2003
) . نتیا لدتم یتم دتناوت راتففر رته هدتننکزکرمفم
یومهس ار تحت ره طیارتش یتطیحم و اتب عاوتنا یاتهرفماراپ یراتک
شیپ .دنک ینیب تمسق ا کی ره
هناماس یاه لنرف هدننکزکرمفم
دروم
لودج رد یسررب 4
هرامش ، لكتش هتب هتجوت اتب و یراذتگ 0
یاته رم
یم نییات یتارح دوش
.
لودج 1 - نییات لكش هب هجوت اب یتارح یاه رم 0
Table 1- Determining thermal boundaries according to Figure 3 حطس Surface هرامش
Number حطس
Surface هرامش
Number
هنیآ هیوناث
secondary mirror surface ترارح لاقفنا لایس 6
Heat transfer fluid 1
حطس یاع ششوپ یلخاد
Internal insulation coating surface حطس 7
بذاج یلخاد
Internal absorbent surface 2
حطس یاع ششوپ ینوریب
Exterior insulation coating surface حطس 8
بذاج یجراخ
External absorbent surface 3
نیم ای اوه Earth or air حطس 9
ششوپ یلخاد
Interior coating surface 4
حطس ششوپ یجراخ
Exterior coating surface 5
لکش 3 - یضرع شرب یامن لنرف هدننکزکرمفم
، طیارش راش یترارح رد رظن هففرگ هدش نیب یازجا فلفخم هدنریگ یطخ لنرف
Fig.3. Cross-sectional view of Fresnel collector, the heat flux conditions considered between the different components of the linear Fresnel receiver
لاقفنا امرگ ا یر
،تیاده تفرمه و شبات و نیتنچمه شباتت
یدیشروخ بذج
هدش ا رظن لدم تمواقم یترارح لاتمعا هدتش تتسا
لكش 0 .) ییامرگ راش تارثا شبات و تفرمه ،شناسر
طسوت تلاداام
یكیزیف هبساحم یم دوش . عی وت هیوناث هدننکزکرمفم لو رد نینچمه
نگمه شبات دیشروخ ار راد ی م . رتب یرون وترپ یبایدر جیافن هب هجوت اب
هب طوبرم تابساحم هناماس یلک یرون یهد اب هداافسا اب و هناماس لک ه ادنا لباق یدیشروخ یترارح راش
.تسا یریگ لاقفنا
امرگ هتب طیتحم
یجراخ اب میکرت یامد طیحم و تعرس داب ختشم یتم
دوتش . نتیا
لدم یارب یدنبركیپ هدنریگ
ناتشن ی هداد
هدتش رد لكتش 0 هاتسوت
هففای تسا . رد هدتش هداد شیاتمن لدتم ا هناماتس یترارح زیلانآ یارب
لكش 1 .دش هداافسا لودج رد هناماس یسدنه تاصخشم 4
.تسا هدمآ
لکش 4 لدم- تمواقم لنرف هدننکزکرمفم ا یروبع یترارح
Fig.4. Thermal resistance diagram passing through the Fresnel collector
لودج 2 - یسدنه تاصخشم هناماس
Table 2- Geometric specifications of the system رادقم Amount رتماراپ
Parameter فیرعت
Definition
66 بذاج یلخاد رطق
Absorbent inner diameter- mm
70 بذاج یجراخ رطق
Absorbent outer diameter- mm
109 رواک یلخاد رطق
Inner diameter of the cover- mm
115 بذاج یجراخ رطق
Absorbent outer diameter-mm
0.66 بذاج تحاسم
Absorbent area-
Ac 1.08 ششوپ تحاسم
Coverage area-
L 3 بذاج لو
Absorbent length-m
رادتتقم میرتتض لاتتتا یتتترارح هتتطبار ا هدتتننکزکرمفم ی
40 )
ا هدش هبساحم س
ت
.
40 )
[
( )
( )
( ) ( و و ) ]
نایرج عون هب هجوت اب رج
ی نا آ هفاش هطبار ا تلسان ددع لایس ) ی
41 هب ) یم تسد لایتس و بذاتج هراوید نیب ترارح لاقفنا میرض .دیآ
هطبار ا 45 تسا هدش هبساحم )
) ., 2016 et al Mokhtar
.(
41
)
45 )
هتتطبار ا لتتفنارپ و زلوتتنیر ددتتع ریداتتقم یاتته
40 و ) 40 لتتباق )
تتتتتسا هبتتتتساحم
Bellos, Tzivanidis, Korres, &
(
) Antonopoulos, 2015
.
40
̇ )
40
)
یارض م لاقفنا ترارتح هتطبار ا 40
و ) 4۰ یتم هبتساحم ) دوتش
) , 2020 , & Blair Beckman
Duffie,
.(
40 )
( )
4۰ )
( ) ( ) ( )
لااب طباور رد رواک یامد
°C
) و بذاج یامد اب ربارب
°C
) ،
ریداقم و
هتشیش رواتک و بذاتج تحاتسم اتب رتبارب
[ ] یا
یم .دشاب و متسج حطتس رودتص میرتض اتب ربارب
ناافتسا تتباث
نمزفلوب
) .تسا
06
و )
رادقم
طیحم رد داب تعرس اب ربارب
) و اتب رتبارب
هدننکزکرمفم لو
) m
.تسا
04
و ( ) )
طیحم یامد اب ربارب
(
°C
رادتقم .تسا)
هتطبار ا ی 04 )
هب یم تسد .دیآ
04
)
هنازور هدش هریخذ یژرنا اب هداافسا ا یاهرفماراپ ،هناماتس
شباتت میقفتسم دیتشروخ )،
نیگنایم حلاصا هدننک هیوا هثداح هنا ور )،
یامد هیلوا نزخم
هریخذ ی اس )
و نیگنایم یامد هنا ور
،طیحم یژرنا هریخذ هدتش
هنا ور رد نزخم ار یم ناوت هب رتی تروتص تتشون
., et al Bellos (
)
.2019
00 )
ریداقم وF1
اF2
هطبار یاه 01 و 05 ) هب تسد یم رادتقم .دتنیآ
.تسا ور تاعاس دادات اب رباربN
01 )
05 )
لدم یزاس یژرسکا
لدم یارب هتب ار یژرسکا لک رادقم دیاب ادفبا رد ی اس دروآ تتسد
یم هک لافپ لومرف ا ناوت 00
دومن هداافسا )
) Petela, 2003
.(
00
[ )
] [
]
و طیحم یامد اب ربارب .تتسا دیتشروخ یاتمد اتب رتبارب
یژرسکا دیام هطبار ا ی 00 هب ) تتسا هدتمآ تتسد
., et al Bellos (
)
:2017
00 )
[
]
هطبار 00 ) ار یم ناوت یارتب تاتایام اته اگ و هداافتسا درتک . رد
،تاایام نیرخآ تفا راشف
)
ًلاومام متک تتسا و یتم ناوتت ا نآ
رص درک رظن . نینچمه راک اب تلاایس ی اتگ هتب لتیلد یلاتگچ متک
اه اگ اب ا تسد نداد راشف دای هارمه تسا و دیاب دروتم هتجوت رارتق
دریگ . هد اب یژرسکا
ηex ) تبتسن تسکا یژر دتیام )Eu
هتب یژرتسکا
یدیشروخ )Es
طباور اب هک تسا 00
و ) 0۰ دش هبساحم )
Bellos (
) ., 2018 et al
:
00 )
( [
] [
] )
0۰ )
[
] [
]
ثحب و جیاتن هطبار هب هجوت اب 0
لودج جیافن و ) 0
لتک یروتن یهد اتب رادقم
اب ربارب 06 یدیتشروخ یژرتنا نازتیم هبتساحم یارتب .تتسا دتصرد
ییایفارغج ضرع هب درکرهش 04
هجرد رتبا میرض هب این نتیا .تتسا
اب ربارب درکرهش یارب رادقم 0
/ 6 تتسا
Jafarpour & Mahmoud,
هطبار ا دیشروخ یشبات یژرنا رادقم )2001
5 .تتسا هدتش هبساحم )
لكش باطم 5
تعاس رد شبات نیرفشیب 44
تعاس ا رثوم شبات و 0
ات حبص 40 اذل .تسا اب هجوت هب طیارتش لاتقفنا ترارتح ،هدتش هراتشا
یكیمانیدومرت تاصخشم هناماس
د لودج ر 4 هب تسا هدمآ تسد
.
لکش 5 ژرنا طسوفم- ی
شروخ ی د ی رات رد درکرهش ی
خ 45 / 46 ور تعاس مسحرب
Fig.5. Average chart of Shahrekord solar energy on 1/5 in terms of daylight hours
لودج 3 - یكیمانیدومرت تاصخشم هناماس
Table 3- Thermodynamic characteristics of the system
رادقم Amount رتماراپ
Parameter فیرعت
Definition
تیفرظ یترارح نزخم هریخذ ی اس
Storage tank heat capacity (W)
تیفرظ
یترارح هدننکزکرمفم
Collector heat capacity (W)
2.09 میرض
لاتا یترارح نزخم هریخذ ی اس
Storage tank heat loss coefficient ( )
4 میرض
لاتا یترارح هدننکزکرمفم
Collector heat loss coefficient ( )
460 میرض
لاقفنا ترارح یلک رد لدبم یترارح
Overall heat transfer coefficient in heat exchanger ( )
250 مدح V
نزخم ریخذ ه ی اس
Storage tank volume (kg) نایرج مرج 0.7 Flow mass ( )
70%
هد اب یرون لک
Total optical efficiency
α 0.92 بذج
هدنریگ
Receptor absorption
τ 0.95 لاقفنا
ششوپ Cover transfer
0.94 بات اب
هنیآ
Mirror reflection
0.92 میرض
حلاصا هدننک دیشروخ بات اب هیوا
Incident angle modifier
-5 0 5 10 15 20 25 30
0 100 200 300 400 500 600 700
0 5 10 15 20
Ambient temperature-◦C Solar radiation(𝑊.𝑚-2 )
Axis Title
