بررسي تجربي و نظري انتقال گرما و رفتار گرادياني نمك در يك استخر خورشيدي آزمايشگاهي

Experimental and numerical study of heat transfer and salinity gradient in a laboratory solar pond

فناوري استخرهاي خورشيدي يكي از روش هاي نسبتاً ساده استفاده از انرژي خورشيدي است كه براي ذخيره و استفاده از انرژي هاي گرمايي خورشيد ابداع شده است. در مقاله حاضر عملكرد تجربي و نظري يك استخر خورشيدي در شرايط آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفته است. در بخش تجربي يك استخر خورشيدي با سطح مقطع m2 0/5 و عمق m 1/0 در دانشگاه تهران ساخته شد. سه ناحيه استخر با آب نمك با غلظت هاي متفاوت پر سد. 12 سنسور LM35 براي اندازه گيري دماي عمق هاي مختلف درون استخر قرار داده شد. نور خورشيد توسط 4 پروژكتور 500W شبيه سازي گرديد. در بررسي عملكرد استخر خورشيدي، پس از 4 هفته حداكثر دماي به دست آمده در ناحيه ذخيره ساز در حدود °50C بود. در بخش عددي از يك مدل سازي رياضي براي پيش بيني دماي توزيع شده درون استخر استفاده شد. بررسي نتايج عددي و تجربي بيانگر تطابق آزمايش ها با يكديگر بود.

Solar ponds are large scale energy collectors with integral heat storage for supplying thermal energy. In the present work, both experimental and numerical parts of solar pond performance have been investigated. In the experimental part, an insulated solar pond with a surface area of 0.5 m2 and a depth of 1.0 m was built at the University of Tehran to investigate the performance of solar pond under laboratory conditions. The three salty water zones (upper convective, non-convective and lower convective) were formed by filling the pond with salty water of various densities. 12 sensors (type LM35) were used to measure the temperature profile within the pond. Solar radiation was simulated by four 500W light projectors that present a spectrum similar to the solar one. In the theoretical part, a one dimensional transient mathematical model was developed to predict the temperature distribution along the solar pond. A maximum temperature of 50°C was recorded in the heat storage zone in four weeks. The results obtained from the numerical simulation are compared with the experimental results and it has been found that they are in a good agreement