Roonak Daghigh

With the rapid expansion of lithium-ion batteries in recent years, they have been widely used in various applications, ranging from low-power requirements in small devices to electric vehicles. Due to the rapid depletion of conventional energy sources, as well as their silent operation and lower environmental pollution, electric vehicles play a significant role in transportation. One of the key factors affecting the performance characteristics of lithium-ion batteries is their temperature. The operating temperature of lithium-ion batteries must remain within a safe range during charging and discharging; otherwise, it can cause serious damage, including fire hazards. Thermal management of lithium-ion batteries, especially in renewable energy storage applications, is one of the fundamental challenges in improving efficiency and extending their lifespan. In this thesis, the cooling of lithium-ion batteries using water, a new type of flow channel, and the integration of this battery with a solar heat pump under the climatic conditions of Sanandaj have been investigated. The objective of this research is to enhance thermal management, improve system performance, and increase stability. The results showed that modifying the shape of the flow channel can not only reduce pressure drop but also improve battery cooling. Moreover, the effects of solar radiation, ambient temperature, the number of covers, collector surface area, compressor speed, condenser temperature, and mass flow rate on system performance were analyzed. Additionally, the performance of different refrigerants, including R134a, R22, R1234YF, and R410a, was evaluated and compared to select the refrigerant with the highest coefficient of performance (COP) and the least environmental impact. The results indicated that each refrigerant provides different performance depending on environmental conditions and system type. Ultimately, R134a was chosen as the refrigerant for the cycle due to its efficiency and suitable performance. The results of the solar heat pump simulation were in good agreement with experimental references. With an increase in ambient temperature from 5°C to 35°C, the system's coefficient of performance (COP) for the selected refrigerant increased from 4.093 to 8.779, and overall efficiency improved from 3.137 to 4.988. Furthermore, as solar radiation increased from 300 to 1000 W/m², the system's COP rose from 3.955 to 7.675, while cycle efficiency decreased from 7.238 to 3.667.

In the present study، the thermodynamic analysis and performance of a direct expansion solar heat pump for domestic hot water preparation under the climatic conditions of Sanandaj were investigated using MATLAB software . The studied heat pump uses heat transfer from the R134a refrigerant inside the evaporator to heat water in a 180-liter storage tank up to 50°C. The variations of the coefficient of performance (COP) throughout the year were solved for the system with two types of collectors: coated and uncoated. In July، the COP for the uncoated collector reached nearly 5، while for the coated collector، it was about 4. The results showed that the highest COP، 6.9، was achieved in July for the R600a refrigerant with the uncoated collector. The results for the average refrigerant temperature showed that the maximum and minimum temperatures were 13°C in July for the uncoated collector and -8.5°C in December for the coated collector. Annual analysis of exergy destruction and efficiency showed that the highest exergy destruction، 1350 W، occurred in the summer for the solar collector، which was due to heat losses. Additionally، the results showed that the lowest exergy efficiency، less than 10%، occurred in July during the summer. Increased solar radiation، ambient temperature، and collector area reduced exergy efficiency، while increasing compressor speed improved exergy efficiency. Furthermore، the results showed that the use of hybrid nanofluids in the heated water flow path in the condenser enhanced heat transfer. Additionally، storing energy in phase change materials (PCMs) improved the system's performance when solar radiation and ambient temperatures were suitable، which positively impacted energy consumption and environmental pollution reduction.

This study presents the design, simulation, fabrication, and experimental evaluation of sustainable heating and cooling systems integrated with advanced green technologies. The primary objectives are to reduce dependency on fossil fuels, minimize greenhouse gas emissions, and provide cost-effective and sustainable energy solutions for regions with high solar irradiation. To this end, a Soda Can Air Heater (SCAH) was developed using recycled aluminum soda cans and equipped with a multifunctional sliding glass panel to facilitate maintenance, sensor installation, and system upgrades. The system incorporates an adjustable tilt mechanism and portability, significantly enhancing its flexibility and energy efficiency. The heated air generated by the solar collector was utilized to preheat the generator of an Ammonia-Water Absorption Refrigeration System (AWARS), which employed a portable thermal oil tank containing recycled oil as its energy source. The refrigeration system was equipped with internal fans to improve air circulation within the cabin and behind the evaporator, as well as finned heat sinks and copper sheets to accelerate heat transfer, thereby optimizing its cooling performanc .The experimental results demonstrated that optimizing the collector's tilt angle elevated the maximum outlet air temperature of the SCAH to 128°C and 116°C in the warm and cold seasons, respectively. The hourly average efficiency exhibited notable enhancements, improving by 21% in the cold season and 10% in the warm season. The SCAH’s average efficiencies were recorded at 57% under warm conditions and 52% under cold conditions, with a peak efficiency of 79% achieved in optimal scenarios for both seasons. Additionally, the system's power output reached 424 W. The generator’s average temperature using an electric heating element and recycled oil was recorded at 155°C and 145°C, respectively, with maximum temperatures reaching 178°C and 165°C. The Carnot coefficient of performance (COP) for the refrigeration system ranged between 1.5 and 3.6 for electric heating and 1.8 and 3.6 for recycled oil operation, with an average COP of 2.4 for both methods. This research highlights significant advancements in carbon footprint reduction, substantially lowering the system's carbon footprint through the integration of innovative features such as adjustable tilt mechanisms, internal airflow turbulence enhancement, multifunctional sliding glass panels, and the use of recycled materials. These findings emphasize the critical role of green technologies in achieving energy efficiency and environmental sustainability.

چکیده این مطالعه یک طراحی بهبودیافته برای آب‌شیرین‌کن خورشیدی دوطبقه را ارائه می‌دهد که از یک گرم‌کننده هوای خورشیدی و منعکس‌کننده برای بهبود عملکرد تقطیر آب استفاده می‌کند. تحقیق بر ارزیابی عملکرد، ارزش اقتصادی و تأثیرات زیست‌محیطی این بهبودها متمرکز بود. نتایج تجربی نشان داد که اضافه کردن گرم‌کننده هوای خورشیدی و منعکس‌کننده به طور قابل‌توجهی کارایی و خروجی آب‌شیرین‌کن خورشیدی را افزایش داده است. لایه بالایی دستگاه به طور مداوم عملکرد بهتری نسبت به لایه پایینی داشته و حداکثر بازدهی در شرایط بهینه به ۸۶ درصد رسیده است. این بهبودها منجر به افزایش قابل توجهی در تولید آب شده است، به‌طوری که لایه بالایی در زمان‌های اوج تا ۳۳۲ میلی‌لیتر آب مقطر تولید کرده، در حالی که در دستگاه‌های بدون تغییر این مقدار ۱۸۰ میلی‌لیتر بوده است. از دیدگاه اقتصادی، سیستم بهبودیافته یک راهکار مقرون‌به‌صرفه برای تصفیه آب ارائه می‌دهد و وابستگی به روش‌های سنتی و پرمصرف انرژی را کاهش می‌دهد. مزایای زیست‌محیطی نیز به همان اندازه قابل توجه است، زیرا این سیستم از انرژی تجدیدپذیر خورشیدی استفاده کرده و انتشار کربن را کاهش می‌دهد و به مدیریت پایدار منابع آب کمک می‌کند. به طور کلی، آب‌شیرین‌کن خورشیدی دوطبقه بهبودیافته یک جایگزین مناسب و دوست‌دار محیط زیست برای تقطیر آب فراهم می‌کند، با بهبودهای قابل توجه در هر دو زمینه عملکرد و تأثیرات زیست‌محیطی. سود سالانه مواد $۱۲۶ دلار، دوره بازگشت سرمایه ۴.۷۶ سال و میزان انتشار CO₂ سالانه ۸۰۰ کیلوگرم CO₂ بود.

این مطالعه طراحی و تجزیه و تحلیل تجربی یک سیستم منطقه‌بندی‌شده گرمایش و سرمایش از کف ابداعی را با استفاده از کلکتورهای خورشیدی لوله‌ای تخلیه‌شده با لوله‌های حرارتی را ارائه می‌کند. طراحی و پیاده سازی سیستم، ارزیابی عملکرد، تحلیل اقتصادی و ارزیابی اثرات زیست محیطی به طور کامل مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌های کلیدی شامل صرفه‌جویی قابل توجهی در انرژی است که توسط سیستم‌های کف بدست می‌آید که در مقایسه با سیستم‌های تقسیم AC سنتی ، با مناطق A و B مصرف انرژی بسیار پایین‌تری برای گرمایش و سرمایش را نشان می‌دهند. کارایی سیستم‌های کف با زمان‌های عملیاتی کوتاه‌تر و نگهداری موثرتر دما بیشتر مشهود است. مصرف انرژی از 10709 کیلووات بر ساعت به 5114 کیلووات در ساعت کاهش یافت، 52% درصد تجزیه و تحلیل اقتصادی نشان داد که سیستم کلکتور خورشیدی بازسازی شده کوتاه ترین دوره بازپرداخت 5.89 ساله و صرفه جویی قابل ملاحظه‌ای در هزینه ها را ارائه می دهد و هزینه‌های سالانه از 504 دلار به 210 دلار کاهش می‌یابد. مزایای زیست محیطی نیز به همان اندازه قابل توجه است، با کاهش انتشار CO2 به میزان 65.66 درصد، از 18233 کیلوگرم به 6264 کیلوگرم، که نقش این سیستم را در ارتقای پایداری برجسته می‌کند. تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای سیستم‌های گرمایش متفاوت بر عملکرد برتر کلکتور خورشیدی بازسازی شده بر هر دو جنبه مالی و زیست محیطی تأکید می‌کند. در حالی که کلکتورهای سنتی و اسپلیت AC و بخاریهای گازی از نظر دوره بازپرداخت، صرفه‌جویی در انرژی و کاهش CO2 عقب هستند، سیستم کلکتور خورشیدی بازسازی شده به عنوان پایدارترین انتخاب پدیدار می‌شود. این مطالعه بر اهمیت ادغام راه حل‌های گرمایش و سرمایش کارآمد و پایدار در ساختمان‌ها تاکید می-کند. قابلیت دو منطقه‌بندی سیستم کف، همراه با بهره وری انرژی، صرفه جویی در هزینه و کاهش ردپای محیطی، آن را به یک جایگزین قانع‌کننده برای سیستم‌های HVAC معمولی تبدیل می‌سازد. این یافته‌ها از پذیرش سیستم‌های کف پیشرفته حمایت می‌کنند و بر نیاز به در نظر گرفتن اثرات مالی و زیست‌محیطی در انتخاب راه‌حل‌های کنترل آب و هوای ساختمان تأکید می‌کنند.

In this research, the attempt is to eliminate the delay in supplying hot water for consumption, which is one of the most important drawbacks of this equipment, in addition to optimizing fuel consumption. That's why it requires modification and improvement. The results showed that preheating the cold inlet water to the system using the heat of the return water reduced the delay time in supplying hot water for consumption by up to 50%. Ultimately, the efficiency of the heat exchanger indicated a 49 to 57 percent efficiency during the test time and in the consumption state. In the next stage, three materials, aluminum, plastic, and tin, were compared in different environmental conditions to construct a suitable solar collector. Additionally, the impact of matte black color and environmental conditions was examined. The conclusion was that use of aluminum is better than other materials. And finally, in all cases, the use of different materials in insulated conditions and the use of matte black color respectively have the greatest effect on the amount of water heating. In the final step of the research, the effect of using a solar collector on reducing the fuel consumption of the device was investigated, and the results showed that the use of a solar collector can reduce the fuel consumption of the device by 20%.

In this research, the fabrication and experimental performance of a new portable multi-slope solar still is outlined. All experiments were done at the University of Kurdistan, Sanandaj, Iran, in October 2021 in daylight time. The maximum fresh water yield from the modified solar still was 1550 ml/m2·d, which was 143.14 % more than the conventional still at the same meteorological condition. Furthermore, the energy and exergy efficiency of the solar still was calculated to be the highest at 28 % and 1.67 %, and the cost per liter was 0.081 $/l/m2. Therefore, the efficacy of the recommended design and modifications was proven to be a sustainable and low-cost method for clean water demand in rural regions.

ندارد

استفاده از دسیکنت ها در تهویه مطبوع، می تواند بدون آسیب به محیط زیست، باعث کاهش انرژی مورد نیاز و افزایش شاخص کیفیت هوا شود. علاوه بر این، چون بار سرمایشی، با شدت تابش خورشیدی مقارن است، بهره گیری از انرژی خورشیدی در بحث سرمایش بسیار مورد توجه قرار گرفته است. سیستم هایی که بر اساس دسیکنت مایع کار می کنند، از دو قسمت اصلی به نام رطوبت زدا و احیاگر تشکیل شده اند. در این تحقیق، یک پیکربندی جدید از احیاگرها تحت عنوان "کلکتور/احیاگر خورشیدی تزریق هوای لوله خلاء" معرفی و مطالعه می شود. به همین منظور، یک دستگاه نمونه اولیه، ساخته شد و تغییرات متغیرهای کنترل شده دبی هوا، عمق تزریق هوا و غلظت اولیه ی کلسیم کلرید بر عملکرد آن در 8 حالت بهبودیافته نسبت به 2 حالت پایه بررسی گردید. آزمایش ها، در آب و هوای شهر سنندج در فصل تابستان 1401، انجام شد. نتایج نشان داد که غلظت اولیه بیشترین تاثیر را بر عملکرد دستگاه دارد. همچنین، افزایش دبی هوا، در کل، باعث استخراج آب بیشتری از دسیکنت رقیق شد. افزایش عمق تزریق هوا باعث کاهش جزئی خروجی دستگاه شد. بیشینه مقدار آب استخراج شده، 576 گرم و متعلق به حالت 10 (دبی 10 لیتر بر دقیقه، عمق شیلنگ 50 سانتی متر و غلظت اولیه 30 درصد) بود. بیشینه مقدار بهبود نسبت به حالت پایه 139% بود که در حالت 5 (دبی 10 لیتر بر دقیقه، عمق شیلنگ 50 سانتی متر و غلظت اولیه 35 درصد) به دست آمد.

دما و رطوبت دو عوامل تاثیرگذار در عملکرد کندوهای زنبور عسل به شمار می آید، کاهش دما در کندو همزمان باعث افزایش مصرف عسل و بالا رفتن رطوبت کندو در فصول سرد سال می شود و نیز افزایش دما در فصول گرم در کندو باعث کاهش تولید عسل و تکثیر جمعیت در کندو می شود. همچنین وجود مقادیر بالای رطوبت در داخل کندو باعث افزایش امراض مختلف از جمله کنه واروآ در کندو می شود. در نتیجه کنترل این پارامترها می تواند عملکرد یک کندو را تحت تاثیر قراردهد. هدف این پژوهش طراحی و ساخت کندوی زنبورعسل خورشیدی با استفاده از کلکتور فتوولتائیک و ماژول ترموالکتریک به منظور بهبود عملکرد سرمایشی و گرمایشی سیستم است. برای ساخت کندوی خورشیدی از یک کندوی زنبور عسل معمولی استفاده شده است و گرمایش و سرمایش موردنیاز کندو با نصب ماژول ترموالکتریک به همراه هیت سینک و فن تامین شده است. برای تامین و ذخیره انرژی الکتریکی مورد نیاز کندو خورشیدی از کلکتور فتوولتائیک و باتری 66 آمپر استفاده شده است. در این پژوهش برای مقایسه عملکرد این کندوی زنبور عسل و یک کندوی معمولی با شرایط تقریبا یکسان از نظر تعداد قاب، وجودملکه جوان، ذخیره عسل و گرده تقریبا برابر، ثبت داده های مربوط به دما، رطوبت و وزن کندوها در مدت هفت ماه از تاریخ اول دی ماه سال 1399 تا پایان تیر ماه سال 1400 انجام شد. نتایج این پژوهش نشان داد که کندوی خورشیدی ساخته شده توانایی تامین گرمایش و سرمایش به منظورکنترل دما و رطوبت در محدوده مورد نظر را دارد. در فصل زمستان و هنگامی که کندوی خورشیدی در حالت زمستانه قرار داده شده بود در حالی که دمای محیط به منفی 9 درجه سلسیوس رسیده بود دمای در کندوی خورشیدی از مقدار 12 درجه سلسیوس کمتر نشده این در حالی است کمترین مقدار دمای ثبت شده در کندوی معمولی به مقدار 3/3 درجه سلسیوس رسیده بود داده های ثبت رطوبت اندازه گیری شده نشان می دهد در حالی که رطوبت در کندوی معمولی در بیشترین حالت به میزان 2/84 درصد می رسد رطوبت در کندوی خورشیدی از مقدار تعیین شده فراتر نرفته و مقدار آن 2/58 درصد ثبت شده است. با سنجش وزن کندوی خورشیدی و کندوی معمولی مشخص شد که گرمایش کندوی خورشیدی در فصول سرد سال باعث مصرف عسل کمتری خواهد شد. همچنین تخم ریزی ملکه در کندوی خورشیدی زودتر از کندوی عادی اتفاق افتاد. در اولین بازدید در اواخر اسفندماه ازکندوی خورشیدی مشاهده شد که درکف کندوی خورشیدی کنه واروآ وجود ندارد، این در حالی است که درکف کندوی عادی کنه مشاهده گردید. همچنین نتایج آزمایشگاهی نشان داد که تخم ریزی در کندوی خورشیدی زودتر از کندوی معمولی اتفاق می افتد و تعداد تکثیر در کندوی خورشیدی دو برابر کندوی عادی است. خنک کردن دما موجب ازدیاد جمعیت بیشتر زنبورها در کندوی خورشیدی شد که این موضوع از ازدیاد وزن تولید عسل و تخم ریزی ملکه در فصل گرما در کندو خورشیدی نسبت به کندو معمولی مشاهده شد. در آخر یافته های آزمایشگاهی نشان داد که کندوی خورشیدی نسبت به کندوی معمولی دارای بازدهی بالاتر، بیماری کمتر و مقدار تکثیر بیشتر زنبور است.

در سال های اخیر، طراحی سیستم تولید توان با بازدهی بالا و آلایندگی کم، مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این تحقیق، یک سیستم ترکیبی شامل پیل سوختی غشاء پلیمری، چرخه کالینا و کالکتورهای لوله خلاء حرارتی به منظور تولید توان طراحی شده است. سیستم پیشنهادی از دیدگاه ترمودینامیکی، زیست محیطی و اگزرژی –اقتصادی، با استفاده از نرم افزارهای متلب و EES مورد ارزیابی قرار گرفته است و تاثیر پارامترهای کلیدی سیستم شامل چگالی جریان، دما و فشار کاری پیل سوختی، فشار ورودی توربین و دمای سیال خروجی از کالکتور بر عملکرد سیستم بررسی شده اند. نتایج نشان داد که بازدهی انرژی و اگزرژی سیستم پیشنهادی در شرایط داده شده، نسبت به یک پیل سوختی مستقل به ترتیب 12/13 و 35/10 درصد بهبود یافته است. هزینه واحد محصول سیستم و توان تولیدی سیستم در این حالت 1/136 دلار بر گیگاژول و 1/145 کیلووات به دست آمد. بازده انرژی و اگرژی سیستم در شرایط داده شده به ترتیب، 79/51 و 87/46 درصد به دست آمد. همچنین سیستم در این شرایط، از تولید 1/116 کیلوگرم کربن دی اکسید بر ساعت جلوگیری می کند. مطالعه پارامترهای سیستم نشان داد که رابطه مستقیمی بین افزایش چگالی جریان، دما و فشار کاری پیل سوختی و کاهش بازدهی انرژی و اگزرژی سیستم وجود دارد. از طرفی هزینه واحد محصول سیستم با افزایش این پارامترها بالا می رود. همچنین ارزیابی سیستم نشان داد که یک فشار ورودی توربین بهینه برای دستیابی به بهترین بازدهی و کمترین هزینه واحد محصول سیستم و بیشترین میزان کاهش آلایندگی وجود دارد. کالکتورهای خورشیدی اگرچه بازدهی انرژی سیستم را کاهش می دهند ولی باعث افزایش بازدهی اگزرژی و کاهش هزینه واحد محصول سیستم می شوند. ارزیابی سیستم نشان داد که بیشترین نرخ هزینه های مربوط به تخریب اگزرژی و هزینه اولیه مربوط به پیل سوختی است. تغییرات نرخ کاهش آلایندگی سیستم نسبت به چگالی جریان، فشار و دمای کاری پیل سوختی، رفتاری مشابه با تغییرات توان خروجی پیل سوختی نسبت به این پارامترها دارد. از

پایان نامه حاضر با هدف توسعه مدل های حرارتی و الکتریکی، قادر به تخمین عملکرد حرارتی و الکتریکی دو بعدی یک ماژول PV تحت شرایط هواشناسی سلیمانیه و سنندج است. مدل سازی حرارتی در محیط نرم افزار COMSOL Multiphysics و مدل سازی الکتریکی در محیط نرم افزار MATLAB توسعه یافته است. هدف اصلی مدل الکتریکی بررسی خصوصیات I-V و P-V ماژول PV فیلم نازک در کلکتور با خنک سازی در دمای سطح مختلف و تابش است. انتقال حرارت و افزایش سرعت مایع در یک جمع کننده حرارتی با نصب یک بافل مورد بررسی قرار می گردد. ننتایج نشان داد که حداکثر مقادیر بازده الکتریکی و حرارتی ماژول PV خنک شده به ترتیب 11.87% و %52.3 درصد است.

در این پژوهش، آزمایش سیستم ترکیبی کلکتور فتوولتاییک حرارتی، کلکتور لوله خلاء با لوله حرارتی و کلکتور لوله خلاء با لوله U-شکل به صورت تجربی در شهر سنندج انجام شد. این آزمایش در فضای پشت ساختمان شماره دو دانشکده مهندسی دانشگاه کردستان صورت گرفت. بعد از آزمایش و نمونه بردای، داده های استخراج شده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شد. این سیستم در شش حالت مختلف بررسی شد که عبارتند از: 1) فتوولتاییک و کلکتور لوله خلاء با لوله حرارتی دارای متمرکزکننده سهموی،2)فتوولتاییک و کلکتور لوله خلاء با لوله U-شکل سری دارای متمرکزکننده سهموی،3) فتوولتاییک حرارتی و کلکتور لوله خلاء با لوله U-شکل سری بدون متمرکزکننده سهموی، 4)فتوولتاییک حرارتی و کلکتور لوله خلاء با لوله U-شکل موازی بدون متمرکزکننده سهموی، 5)فتوولتاییک حرارتی و کلکتور لوله خلاء با لوله U-شکل سری دارای متمرکزکننده سهموی، 6)فتوولتاییک حرارتی و کلکتور لوله خلاء با لوله U-شکل موازی دارای متمرکزکننده سهموی. حالت های مذکور ابتدا هر کدام به صورت جداگانه تحلیل خواهند شد و سپس حالت های اول و دوم باهم و حالت های سوم تا ششم باهم مقایسه می شوند.

در این پژوهش، سیستم ترکیبی گرمایشی کلکتور فتوولتائیک حرارتی خورشیدی طراحی و به صورت تجربی در شهر سنندج آزمایش شد. سپس، ارزیابی عملکرد کلکتور فتوولتائیک خورشیدی با استفاده از مبدل گرمایی خنک شونده و پیکربندی های مختلف برای بهبود آن مورد بررسی قرار گرفت و در ماه شهریور در فضای پشت ساختمان شماره ی دو دانشکده مهندسی دانشگاه کردستان مورد تجزیه، تحلیل و نمونه برداری قرار گرفت. مدهای طراحی و آزمایش شده به همراه مبدل های گرمایی انتخابی مسی- آهنی و لوله ای-کانالی برای مقایسه با مد ساده بدون مبدل حرارتی در قسمت کلکتور فتوولتاییک عبارت است از: 1-مد آبی به همراه مبدل حرارتی لوله مسی 2-مد آبی به همراه مبدل حرارتی داکت مستطیل آهنی 3-مد آبی ترکیبی به همراه مبدل حرارتی لوله مسی و داکت مستطیل آهنی. آب گرم شده از سیستم ترکیبی فتوولتاییک می تواند برای تبادل انتقال حرارت وارد مخزن ذخیره آب گرم شود و یا به عنوان آب پیش گرم استفاده شود. توان الکتریکی خروجی مد آبی ترکیبی به همراه مبدل حرارتی لوله مسی و داکت مستطیل آهنی برابر مقدار23/70 وات بوده که در مقایسه با سایر مدها دارای بیشترین مقدار است. بازده الکتریکی برای مد آبی ترکیبی به همراه مبدل حرارتی لوله مسی و داکت مستطیل آهنی در ساعت 13:18 برابر مقدار 42/12 درصد است در مقایسه با مد ساده 2/10 درصد بهبود بازده الکتریکی به دست آمده است. حداکثر توان تولیدی الکتریکی در مد ساده برابر مقدار 8/60 وات است. بازده الکتریکی کلکتور مبدل حرارتی لوله مسی در دمای کاهشی صفر برابر مقدار 66/13 درصد و در دمای کاهشیºC m2/W 025/0 برابر مقدار 65/12 درصد است. در تحلیل اکسرژی سیستم مشخص شد که بازده اکسرژی حرارتی در مبدل حرارتی لوله ای همزمان با افزایش شدت تابش خورشیدی در طول روز، پس از تغییرات ناچیزی در ابتدای آزمایش، افزایش می یابد و روند صعودی آن تا ظهر ادامه می یابد در همین حال، بازده اکسرژی الکتریکی برعکس بازده اکسرژی حرارتی روند نزولی دارد. میزان میانگین توان الکتریکی تولیدی افزایشی کلکتور فتوولتاییک با کلکتور مبدل حرارتی لوله مسی، کلکتور ترکیبی و کلکتور داکت مستطیل آهنی بر اساس میانگین وات ساعت تولیدی در شهریور به ترتیب مقادیر 14012، 15291 و 14561 است. میزان انرژی حرارتی دریافتی از سیستم آزمایش شده برای مد آبی ترکیبی به همراه مبدل حرارتی لوله مسی و داکت مستطیل آهنی برابر 34/89 کیلووات ساعت بر متر مربع است.

در این پژوهش، به طراحی و ساخت خشک کن خورشیدی غیرمستقیم با استفاده از کلکتور فتوولتاییک حرارتی و کلکتور تحت خلا لوله ای پرداخته شد. هدف اصلی سیستم، افزایش بازده الکتریکی کلکتور فتوولتاییک، تامین بار گرمایشی خشک کن خورشیدی غیرمستقیم، یافتن بهترین مدل برای فرایند خشک کردن و ارائه مدل جدید برای پیش بینی خشک کردن ترخینه (ماده خشک شونده) میباشد. سیستم ساخته شده در شرایط آب و هوایی شهر سنندج، در دو حالت مورد آزمایش قرار گرفت و با حالت خشک کردن در هوای آزاد زیر آفتاب مقایسه شد. این دو حالت عبارتند از: 1) خشککن خورشیدی غیرمستقیم کوپل شده با کلکتور فتوولتائ یک حرارتی 2) خشککن خورشیدی غیرمستقیم کوپل شده با کلکتورهای تحت خلاء لوله ای. نتایج و بررسی کلکتور فتوولتائیک و کلکتور فتوولتائیک حرارتی نشان داد که توان الکتریکی تولیدی در این دو حالت به ترتیب 81/60 و 89/67 وات است. بیشینه دمای هوای خروجی از کلکتورهای تحت خلا لوله ای و فتوولتائیک حرارتی به ترتیب 58 درجه و 46 درجه سانتی گراد در ساعات 14:14 و 14:58 است. نتایج حاصل از خشک کردن ترخینه نشان داد که در روش خشک کردن در هوای آزاد زیر آفتاب بعد از گذشت 11 ساعت محتوای خروجی از مبدل حرارتی زیر کلکتور فتوولتاییک وارد خشک کن می شود، بعد از گذشت 11 ساعت، محتوای رطوبت به حدود 9 درصد و در حالتی که هوای ورودی به خشک کن توسط کلکتورهای تحت خلاء لوله ی گرم می شود، محتوای رطوبت به 4 درصد کاهش یدا می کند. نتایج حاصل از برازش داده ای آزمایشگاهی با مدل ای ارائه شده نشان داد از میان مدل ای ارائه شده توسط دیگر پژوهشگران در دنیا مدل مید

در این پژوهش عملکرد یک سیستم ترکیبی دسیکانت مایع-پمپ حرارتی به اضافه خشک کن مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم دسیکانت مایع یک سیستم چرخه باز می باشد که از انرژی خورشیدی در قسمت بازسازی کننده آن استفاده می شود. هوای رطوبت زدایی شده پس از خروج از سیستم دسیکانت مایع تحویل پمپ حرارتی داده می شود تا جهت سرمایش و گرمایش فضا استفاده شود. عملکرد سیستم مفروض برای یک فضای آزمایشی متشکل از یک خانه ی 100 متری با 4 نفر سکنه در شرایط آب و هوایی شهر سنندج مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی همه جانبه، سیستم کلی به 2 زیرسیستم: 1) سیستم دسیکانت مایع و 2) پمپ حرارتی و خشک کن تقسیم شده است. نتایج سیستم دسیکانت مایع نشان می دهند که با توجه به شرایط هوای ورودی به قسمت رطوبت زدای سیستم، با افزایش فشار، میزان مقدار گرمایی که از هوا جهت رطوبت زدایی باید گرفته شود، افزایش می یابد. همچنین، در یک دمای ورودی مشخص، میزان گرمای گرفته شده از هوا با افزایش دمای آب برج خنک کن کاهش یافته است. علاوه بر این، با بررسی اثر تابش خورشیدی مشخص شد که میزان مقدار تابش خورشیدی با مقدار گرمای گرفته شده از هوا رابطه عکس دارد. به این صورت که زمانی که میزان مقدار تابش خورشیدی افزایش می یابد، مقدار گرمای گرفته شده از هوا کاهش می یابد. از آنجا که دسیکانت غلیظ در قسمت رطوبت زدای سیستم تمایل به جذب رطوبت بیشتری از هوا دارد، از این رو، با افزایش غلظت مایع دسیکانت مقدار گرمای گرفته شده از هوا نیز افزایش می یابد، که این اثر عملکرد سیستم سرمایش را بهبود می بخشد. در سیستم پمپ حرارتی در حالت سرمایشی و در بازه دمایی 15- تا 15 درجه سانتی گراد، نتایج نشان می دهند که با افزایش دما، ضریب عملکرد سیستم افزایش می یابد. در حالیکه، مقدار نرخ انتقال حرارت در کندانسور پمپ حرارتی با دما رابطه معکوس دارد و با افزایش دما مقدارش کاهش می یابد. همچنین، با افزایش دبی جرمی مایع مبرد میزان ضریب عملکرد سرمایشی نیز افزایش می یابند. از طرفی، در حالت گرمایشی سیستم پمپ حرارتی، در بازه دمایی 20 تا 30 درجه سانتی گراد نتایج نشان می دهند که نرخ انتقال حرارت کندانسور از 61/13 کیلووات به ماکزیمم مقدار خود، 4/16 کیلووات در دمای 30 درجه سانتی گراد می رسد. همچنین نرخ انتقال حرارت کندانسور و نرخ انتقال حرارت اواپراتور با افزایش دمای محیط افزایش می یابند. در نهایت از گرمای دفع شده از کندانسور پمپ حرارتی برای خشک کن استفاده می شود. بدین صورت که با گرمای کندانسور می توان هوا را تا دمایی حدود 50 تا 60 درجه سانتی گراد گرم کرد و از آن در سیستم خشک کن جهت خشک کردن میوه و سبزیجات و دیگر محصولات حسب نیاز استفاده کرد.

در این پژوهش عملکرد یک سیستم ترکیبی خورشیدی-پیل سوختی تولید توان، سرمایش و گرمایش مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی سیستم، تأمین توان الکتریکی، گرمایش و سرمایش موردنیاز می باشد.عملکرد سیستم برای یک فضای آزمایشی متشکل از یک خانه ی 100 متری با 4 نفر ساکن در خانه در شرایط آب و هوایی شهر سنندج مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی همه جانبه، سیستم کلی به 2 زیرسیستم: 1) کلکتور فتوولتائیک-حرارتی و 2) پیل سوختی و سرمایش-گرمایش تقسیم شده و این زیر سیستم ها برای تمامی روزهای سال مورد بررسی قرار گرفته اند و نتایج این بررسی برای 12 روز از 12 ماه سال به تفکیک ارائه شده است. نتایج سیستم کلکتور فتوولتائیک-حرارتی نشان می دهد که بازده الکتریکی کلکتور فتوولتائیک با افزایش شدت تابش خورشیدی و به تبع آن افزایش دما، کاهش می یابد. همچنین این نتایج نشان دادکه میزان توان تولیدی توسط کلکتور فتوولتائیک با شدت تابش خورشیدی نسبت مستقیم دارد و بیشترین مقدار توان تولیدی کلکتور فتوولتائیک برابر 431 وات در شدت تابش 1054 وات بر متر مربع در ماه آگوست در فصل تابستان به دست آمده است. با بررسی سیستم کلکتور فتوولتائیک-حرارتی برای تمامی روزهای سال، میزان انرژی الکتریکی سالیانه ی تولیدی توسط این سیستم محاسبه شده که برابر با 880 کیلووات ساعت به دست آمده است. نتایج مربوط به سیستم پیل سوختی و سرمایش- گرمایش نشان می دهد که بازده الکتریکی پیل سوختی برابر 5/37 درصد و بازده سیستم ترکیبی 1/72 درصد به دست آمده است. به این ترتیب مشاهده می شود که با ترکیب کردن مخزن ذخیره ی گرمایی و استفاده از گرمای اتلافی پیل سوختی، بازده سیستم در حدود 6/34 درصد افزایش یافته است. میزان الکتریسیته ی سالیانه ی تولیدی توسط پیل سوختی برابر با 16241 کیلووات ساعت به دست آمده و همچنین 10545 کیلووات ساعت انرژی گرمایی نیز به منظور گرمایش فضا و تامین آب گرم خانگی از پیل سوختی مورد استفاده قرار گرفته است.

در سال های اخیر، مصرف انرژی فسیلی در ایران و جهان چند برابر شده و افزون برآن روند رو به افزایش قیمت سوختهای فسیلی و اثرهای مخرب زیست محیطی، میل به استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و پاک، هم چون انرژی خورشیدی را دو چندان کرده است. در این پژوهش به شبیه سازی سیستم سرمایشی، گرمایشی با استفاده از جاذبهای تحت خلا دارای لوله های حرارتی پرداخته خواهد شد. هدف اصلی این سیستم ارزیابی کلکتور تحت خلأ حرارتی با چیلر جذبی دواثره و خشک کن به همراه کلکتورهای فتوولتائیک در شرایط آب و هوایی سنندج می باشد. با مدل سازی سیستم مورد نظر ابتدا به استخراج روابط پرداخته شده، سپس با ترکیب نمودن سیکل خورشیدی با سیستم سرمایش، گرمایشی شبیه سازی با استفاده از نرم افزار متلب انجام گرفته و نتایج مورد نظر از این سیستم استخراج گردیده است. از نتایج بدست آمده مشخص گردید که، دمای خروجی از کلکتور تابعی از تابش خورشیدی و دمای محیط و نوع کاربرد از سیستم خورشیدی خواهد بود. زاویه ی کلکتور که به ازای آن بیشینه تابش حاصل می شود، 42 درجه به دست آمد. علاوه بر این، نمودار بازدهی کلکتور تحت خلأ، سهموی بوده و دمای روی سطح کلکتور عامل موثری در بازدهی کلکتور می باشد. به منظور بررسی همه جانبه، سیستم در شش حالت مورد بررسی قرار گرفت. در شش حالت موجود، برای تامین برق مورد نیاز پمپ ها و دمنده، از کلکتورهای فتوولتاییک 250 واتی استفاده شد. با بررسی صورت گرفته بر روی بازدهی آن، با افزایش دمای روی سطح، بازدهی آن نیز به طور خطی، کاهش خواهد یافت. بیشینه بازدهی آن در دمای 26,3 به میزان 0,0964 به دست آمد. در تمامی حالت ها، در اوایل صبح به سیستم پشتیبان نیاز بوده و در ساعات عصر با افزایش تابش و عدم اتلاف حرارتی، نیازی به آن نخواهد بود. در حالت های دوم و سوم نمودار دارای نوسانات بیشتری نسبت به سایر حالت ها می باشد زیرا، آب شهری با دمای خنک وارد مخزن ذخیره حرارتی خواهد شد. درحالت خشک کن خورشیدی، بیشینه دمای هوای خشک کن 45,3درجه سانتی گراد حاصل شد. چیلر جذبی دو اثره نیز در دمای70 درجه سانتی گرادی ورودی ژنراتور فشار بالا، دارای ضریب عملکرد 0,88 بوده و دماهای بالاتر از 70 درجه تاثیر چندانی روی ضریب عملکرد نخواهد داشت. در نهایت در حالت ششم سیستم ترکیبی چیلرجذبی، خشک کن خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت و بیشینه دمای خروجی کلکتورحرارتی و بیشینه دمای مخزن به ترتیب74,3 و75,4 به دست آمد و از ساعت13:30 به بعد به سیستم پشتیبان نیاز نخواهد بود.

امروزه با توجه به بحران انرژی و محدودیت سوخت های فسیلی منابع تجدید پذیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش، به طراحی و ساخت سیستم گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع با استفاده از کلکتورهای فتوولتاییک حرارتی(PV-T) پرداخته خواهد شد. هدف اصلی سیستم افزایش بازده الکتریکی کلکتور فتوولتاییک از روش های مختلف و همچنین تأمین بار گرمایش، سرمایش و الکتریکی از بازیافت حرارتی قسمت های مختلف سیستم می باشد. سیستم ساخته شده در شرایط آب و هوایی شهر سنندج و در سه حالت مختلف، مورد آزمایش قرار گرفت، که عبارت اند از: 1) سیستم سرمایش تراکمی 2) سیستم کلکتور فتوولتاییک-حرارتی و مودهای مختلف آن 3) سیستم سرمایش-گرمایش ترموالکتریک 4) سیستم گرمایش و خشک کن خورشیدی. از نتایج سیستم سرمایش تراکمی مشخص گردید که در بین چهار مبرد R-134، R-22، R-12 و R-404a، بهترین مبرد از لحاظ عملکرد، هزینه و در نظر گرفتن شرایط زیست محیطی برای جایگزین کردن با سایر مبردهای در نظر گرفته شده در دو روش اعمال شده، مبرد R-404a می باشد. مقدار بار سرمایشی به دست آمده برای فضای در نظر گرفته شده برابر 97/0 کیلو وات محاسبه شد، درحالی که ظرفیت سرمایش سیستم طراحی شده برابر 25/1 کیلو وات بود، این نتیجه نشان می دهد که این سیستم جوابگوی تأمین بار سرمایش فضای مورد نظر می باشد. نتایج سیستم کلکتور فتوولتاییک-حرارتی و مودهای آن نشان دادند که، بیشترین بازده حرارتی کلی سیستم برای مود آبی و هوایی به ترتیب 69/0 و 47/0 به دست آمده است و میانگین توان الکتریکی تولیدی در پنج مود ساده، هوایی، آبی، مود ترموالکتریک هوا-فتوولتاییک و مود ترموالکتریک اواپراتور-فتوولتاییک به ترتیب 8/63، 4/66 ، 4/67، 9/73 و 9/81 وات به دست آمده است. نتایج مربوط به سیستم گرمایش-سرمایش ترموالکتریک نشان داد که، بیشینه ضریب عملکرد سیستم در بیشینه توان مصرفی برابر 1 است. کمترین دمای محفظه سرمایش و بیشترین دمای آب گرم خروجی از سیستم در بازه زمانی آزمایش، در بیشینه توان مصرفی مدول ترموالکتریک بوده که این مقادیر به ترتیب ℃ 12و ℃ 45 است و دمای طرف گرم و سرد مدول ترموالکتریک مربوط به این توان ورودی به ترتیب برابر با ℃ 69 و ℃ 3- کلوین می باشد، که مقادیر قابل توجهی به دست آمده است. در نهایت نتایج مربوط به آزمایش سیستم خشک کن نشان داد که در بازه زمانی آزمایش، مدت زمان کاهش مقد

با توجه به نیاز روزافزون به استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و لزوم کاهش مصرف سوختهای فسیلی، بررسی سیستمهای خورشیدی به عنوان یکی از انرژیهای مطمئن و پاک در این زمینه، میتواند حائز اهمیت باشد. با توجه به آنکه مصارف خانگی بخش زیادی از نیازهای انرژی کشور را به خود اختصاص داده است در تحقیق حاضر، به طراحی و ساخت سیستم آبگرمکن خورشیدی با پایه نانوسیال حاوی موادتغییرفازدهنده برای یک خانوار 4 نفره پرداخته که نوع سیستم پشتیبان، سیستم گازی در نظر گرفته شده است. هدف از این تحقیق، رفع نقاط ضعف سیستمهای رایج، و نیز طراحی یک سیستم بهینه جدید خورشیدی، به منظور تأمین انرژی موردنیاز و بررسی اینگونه سیستمها در شرایط آب وهوایی شهر سنندج میباشد؛ همچنین اثر نوع سیال عامل بر بر عملکرد کلکتور مورد ارزیابی قرار گرفته و گامی مؤثر در راستای عدم تولید گازهای گلخانهای برداشته شود. سیستم مذبور در دو ماه شهریور و آبان، که به لحاظ شرایط آبوهوایی متفاوت هستند، آزمایش شد. همچنین زمان انجام آزمایش در شهریور و آبان به ترتیب در فاصله ساعات 00:9 تا 00:20 و 00:8 تا 00:19 صورت گرفته است. نتایج نشان میدهد که بیشینه دمای خروجی سیال عاملها، از کلکتور قبل از غروب خورشید در ماه شهریور، در فاصله ساعات 00:13 تا 00:15 بعدازظهر و در ماه آبان در فاصله ساعات 00:12 تا 30:14 بعدازظهر ثبت گردیده است که در این زمان شدت تابش خورشید و دمای هوا در باالترین میزان خود قرار دارد. نانوذرات MWCNT ، CuO و TiO2 به ترتیب به دلیل داشتن خواص ترموفیزیکی بالا، در مقایسه با آب از عملکرد بهتری برخوردار بودند. در این سیستم بهدلیل استفاده از منبع ذخیرهساز حرارت با ماده تغییر فاز دهنده، عملکرد سیستم بهبود یافته و با گذشت حدود 2 ساعت از زمان غروب آفتاب، سیستم دچار افت دمایی نشده و همچنان توانایی تولید آبگرم را دارد. میزان صرفه جویی مصرف سوخت سیستم خورشیدی طراحی شده در مقایسه با سیستم پکیج معمولی، در بازه زمانی انجام آزمایش، حداقل % 7/66 در ماه شهریور و % 2/42 در ماه آبان میباشد.آنالیز خطای مدل تئوری ارائه شده نشان دهنده RMSD 55/1 درجه سانتیگراد در ماه شهریور و 36/1 درجه سانتیگراد در ماه آبان را نشان میدهد که بیانگر دقت خوب مدل ارائه شده در پیشبینی دمای خروجی سیال عامل کلکتور خورشیدی است

در این پژوهش، به طراحی و ساخت سیستم گرمایش ترکیبی آبی-هوایی خورشیدی با استفاده از جاذب های تحت خلأ دارای لوله ی حرارتی، پرداخته خواهد شد. هدف اصلی این سیستم ایجاد تنوع کاربردی و ایجاد قابلیت کار در شرایط آب و هوایی غیرایده آل (خیلی سرد یا گرم) است. در ابتدا سیستم موردنظر طراحی شده و سپس در آزمایشگاه ترمودینامیک گروه مهندسی مکانیک، ساخته و در محوطه ی پشت ساختمان شماره ی دو دانشکده ی مهندسی مورد ارزیابی قرار گرفت. در مرحله ی بعد، سیستم ساخته شده در شرایط آب و هوایی شهر سنندج و در پنج حالت متفاوت، مورد آزمایش قرار گرفت. از نتایج به دست آمده مشخص گردید که در تمامی حالت ها، دمای آب خروجی از کلکتور، تابع شدت تابش و دمای محیط است و بیشینه ی دمای خروجی، در محدوده ی بیشترین شدت تابش، بین ساعت 2 تا 4 بعدازظهر، اتفاق می افتد. در آزمایش های انجام گرفته بیشترین نیاز به سیستم پشتیبان در ابتدای صبح بوده و بازدهی حرارتی ارتباط مستقیمی با الگوی مصرف آب گرم دارد. مناسب ترین الگوی مصرف برای سیستم های خورشیدی الگویی است که با شدت تابش خورشید منطبق گردد. تغییرات دمای هوا و ضریب عملکرد مبدل حرارتی در سیستم گرمایش، به شدت تابعی از دمای هوای محیط است. پس از انجام محاسبات، کمینه و بیشینه ی ضریب عملکرد مبدل مابین 0.2 تا 0.52 به دست آمده است. با ترکیب سیستم های گرمایش و آبگرمکن، سیستم به صورت دوکاربرده مورد آزمایش قرار گرفت. در این حالت نوسان های شدید تر دمایی مشاهده شد. روند تغییرات بازده حرارتی و ضریب عملکرد مبدل، مانند حالت تک کاربردی بوده و کمینه و بیشینه ی بازدهی به ترتیب برابر 32% و 75% به دست آمده است. ضریب عملکرد مبدل نیز مابین 0.2 تا 0.39 متغیر می باشد. درنهایت، یک مدل ریاضی به منظور ارزیابی عملکرد حرارتی و تجزیه وتحلیل اکسرژی کلکتور تحت خلأ دارای لوله ی حرارتی توسعه داده شد. مقایسه ی نتایج تئوری و تجربی نشان دهنده ی توانایی خوب مدل توسعه داده شده در پیش بینی عملکرد کلکتور تحت خلأ دارای لوله ی حرارتی است.

فهم چگونگی عملکرد فرآیند و دینامیک جریان یک امر ضروری در طراحی و راه-اندازی یک فرآیند است. فرآیند هضم بی هوازی یک فرآیند پیچیده و چندمرحله ای است که توسط تعداد زیادی از ریزسازواره های بی هوازی انجام می شود. یکی از مراحل مهم هضم بی هوازی، مراحل استات زایی و متان زایی می باشد که محدودکننده ی سرعت هستند و استات زاها و متان زاها رابطه ی منحصربه فردی با نام برخورد تغذیه ای باهم دارند. در این پژوهش، به شبیه سازی سه فازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در یک راکتور ناپیوسته ی همزن دار پرداخته می شود. به این منظور نرم افزار FLUENT 6.3 مورد استفاده قرار گرفت. برای شبیه سازی هیدرودینامیک سیستم و الگوی جریان، یک مدل سه فازی اویلرین و مدل آشفتگی k-ε (RNG) استفاده شده است. برای توصیف توزیع اندازه ی حباب ها از مدل توازن جمعیت استفاده کرده ایم. همچنین برای توصیف سرعت واکنش-هایی که در این فرآیند رخ می دهد و سرعت تولید گاز، یک مدل سینتیکی ارائه شده است که با داده های آزمایشی مطابقت داده شد و ارزیابی شد. در آخر، تطابق خوبی میان پیش بینی های شبیه سازی CFD با نتایج آزمایش مشاهده شد. هم چنینالگوی جریان اطراف همزن و درون بیوراکتور نمایش داده شد. تصویر مناسبی از نحوه توزیع حباب های گاز و کیفیت سوسپانسیون لجن ارایه شد.