ارائه‌کننده : احسان العیسی 
 استاد راهنما: دکتر رضا مداحیان 
استاد ناظر داخلی اول: دکتر محمد مهدی هیهات |
استاد ناظر داخلی دوم: دکتر علی جعفریان 
استاد ناظر خارجی اول: حسین خراسانی زاده 
استاد ناظر خارجی دوم: دکتر قنبر علی شیخ زاده  
تاریخ:  1402/09/05
ساعت: 16:00
مکان: اتاق 351

 چکیده:

 استخر خورشیدی گرادیان نمک SGSP یک سیستم انرژی تجدیدپذیر است که تابش خورشید را جذب می­‌کند و آن را به عنوان گرما ذخیره می­‌کند. این استخرها از سه لایه اصلی همرفت بالا (UCZ)، غیر همرفت میانی (NCZ) که لایه‌ای با گرادیان افزایش چگالی در جهت عمق است و لایه ذخیره‌ساز یا همرفت پایین (LCZ) تشکیل‌ شده‌اند. استخرهای خورشیدی با گرادیان نمک به‌عنوان حجم زیادی از آب تعریف‌شده که از طریق حذف جریان همرفت در لایه میانی قادر به جمع‌آوری و ذخیره‌سازی انرژی خورشید در قالب گرما هستند. استفاده از SGSP در فصول سرد با محدودیت روبرو است. برای حفظ دمای SGSP در فصول سرد، سرعت استخراج حرارت باید کاهش پیدا کند یا از ماده تغییر فاز دهنده (PCM) استفاده شود. مطالعه حاضر تأثیر PCM با دمای ذوب 56 درجه سانتیگراد را بر کارایی و کاربرد SGSP بررسی می­‌کند. در این مطالعه، با استفاده از نرم‌­افزار متلب معادلات انتقال گرما و جرم بصورت یک بعدی برای یک SGSP مدل‌سازی شده است. نتایج نشان می‌­دهد که گرمای نهان نشر شده از PCM به حفظ دمای لایه LCZ در دمای ذوب PCM کمک می­‌کند و کارایی SGSP را در طول فصول سرد افزایش می­‌دهد. همچنین ضخامت موثر PCM بررسی شده است و نشان می­‌دهد که این ضخامت به نرخ استخراج حرارت بستگی دارد. با استفاده از تعریف ضخامت موثر PCM، با استفاده از یک لایه PCM به ضخامت 0.4 متر و 0.8 متر متوسط راندمان استخر خورشیدی مورد مطالعه از مقدار تقریباّ 9% به %11.5 و %13.8 به ترتیب برای نرخ های استخراج حرارتی 21 وات بر متر مربع و 25 وات بر متر مربع افزایش می­‌یابد. 
در ادامه این مطالعه تأثیر همرفت جابجایی-انتقال جرم و اثر باد در سطح استخر بر رفتار حرارتی و پایداری یک SGSP با استفاده از نرم­‌افزار انسیس فلوئنت به صورت دو بعدی انجام شده ‌است. با توجه به نتایج، چرخش در لایه‌­های UCZ و LCZ به وضوح نشان می­‌دهد که باعث کاهش در ضخامت لایه NCZ می­‌شود. با توجه به نتایج مدل در طی یک دوره 12 روزه افزایش قابل توجهی در دمای لایه LCZ، از مقدار اولیه 20 درجه سانتی‌گراد به حدود 59.7 درجه سانتی‌گراد وجود داشت. علاوه بر این، نتایج نشان می­‌دهد که در یک SGSP با وجود کاهش ضخامت در لایه NCZ به دلیل جابجایی-انتقال جرم همچنان حالت پایدار را نشان می‌­دهد. همچنین، تأثیر باد روی سطح استخر نیز مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که وقتی اثر باد در نظر گرفته نمی‌شود، تغییرات غلظت نمک در لایه‌های بالایی و پایینی استخر خورشیدی کمتر در نظر گرفته می‌شود. علاوه براین نتایج نشان می‌­دهد که فرآیند اختلاط همرفتی تأثیر قابل‌توجهی بر پایداری استخر خورشیدی دارد و به منظور حفظ لایه NCZ، غلظت نمک و فرآیندهای انتقال حرارت باید مدیریت شود.