مشخصات پژوهش

عنوان	تحلیل و بهینه سازی همزمان ابعاد هندسی لوله مارپیچ و تأثیر نانوذرات بر عملکرد حرارتی ماژول PV/T
نوع پژوهش	پایان‌نامه
کلیدواژه‌ها	پنل فتوولتاییک؛ دینامیک سیالات محاسباتی؛ خنک کاری؛ کانال های مارپیچ
چکیده	پنل های فتوولتاییک با تبدیل مستقیم تابش خورشید به برق، در گذار انرژی نقشی کلیدی دارند، اما کارایی الکتریکی آن ها به شدت به دما وابسته است؛ افزایش دما ولتاژ مدار باز را کاهش می دهد، ضریب پرشدگی را تضعیف می کند و با ایجاد نقاط داغ، افت عمر مفید را در پی دارد. از آن جا که بخش عمده ای از تابش جذب شده به گرما تبدیل می شود، مدیریت حرارتی به الزام تبدیل می گردد: باید دمای متوسط پایین و بیشینه های موضعی مهار شود. در این پژوهش، یک چارچوب عددی اعتبارسنجی شده برای خنک کاریِ زیرسطحی پنل طراحی و ارزیابی شد و با مطالعهی پارامتریِ نظام مند، اثر هندسه و شرایط بهره برداری بر میدان دما و شاخص های عملکرد سنجیده گردید. پارامترها شامل طول مسیر لوله (3 تا 6 متر)، تعداد مارپیچ ها (5، 7، 9 و 11)، تعداد مسیرها (تک مسیره/دومسیره)، عدد رینولدز ورودی (200 تا 800) و دمای ورودی سیال (307 تا 315 کلوین) بود؛ و شاخص های ارزیابی، دمای متوسط و بیشینهی سطح پنل، افت فشار، ضریب انتقال حرارت جابه جایی داخل لوله و راندمان های حرارتی و الکتریکی را در بر گرفت. یافته ها نشان داد که افزایش طول مسیر تا 6 متر همراه با کاهش تعداد مارپیچ به 5 حلقه، پوشش عرضی مؤثرتری ایجاد کرده و دمای متوسط سطح را کاهش می دهد؛ در همین هندسه، تبدیل آرایش تک مسیره به دومسیره کارایی حرارتی را به طور محسوسی ارتقا می دهد (کاهش حدود 1٫5 کلوینی دمای متوسط، افزایش راندمان حرارتی از 6٫62٪ به 9٫14٪ و کاهش افت فشار از 174٫14 به 70٫80 پاسکال). از منظر بهره برداری، افزایش عدد رینولدز از 200 به 800 دمای بیشینه و متوسط را به ترتیب حدود 4٫5 تا 5 و 4 کلوین کاهش می دهد، در حالی که ضریب جابه جایی تا حدود 487 وات برمترمربع کلوین و افت فشار تا حدود 125 پاسکال افزایش می یابد و راندمان الکتریکی تقریباً ثابت نزدیک 10 تا 10٫26 درصد باقی می ماند؛ همچنین سردتر بودن دمای ورودی (307 در برابر 315 کلوین) راندمان حرارتی را از 6٫62٪ به 11٫62٪ بهبود می بخشد. جمع بندی نتایج یک نسخهی طراحی عملی ارائه می کند: انتخاب طول 6 متر با 5 مارپیچ و آرایش دومسیره، همراه با بهره برداری در رینولدزهای میانی–بالا و بیشترین حدِ ممکنِ دمای ورودیِ سرد، ترکیبی کارآمد برای مهار دما، بهبود راندمان حرارتی و حفظ هزینهی هیدرولیکی در کران های قابل قبول است.
پژوهشگران	عقیل رمضانی (دانشجو)، بهرام جعفری (استاد راهنما)، مجید اسحق نیموری (استاد راهنما)، خشایار حسین زاده (استاد مشاور)