اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدنمذجة التوليد المباشر للبخار في المجمعات الشمسية ذات القطع المكافئ
Modeling of Direct Steam Generation in Parabolic Trough Solar Collectors
1761
0 227
0
(
0
)
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
تمت في هذا البحث دراسة عملية التوليد المباشر للبخار في المجمعات ذات القطع المكافئ للطاقة الشمسية المستخدمة بغرض توليد الطاقة الكهربائية. بنيت الدراسة على معادلات الجريان ثنائي الطور لدراسة انتقال الحرارة ضمن أنبوب المجمع ذو القطع المكافئ. بينت الدراسة إمكانية التوصل لنموذج فعال لدراسة الأداء لهذه الأنواع من المجمعات الشمسية مما يساعد على فهم آلية العمل في محطات الطاقة الفعلية و التوجه لدراسات أعمق نحو تطوير استراتيجيات التحكم بمحطات الطاقة الشمسية أو نحو الدمج مع محطات الطاقة الأخرى لتشكيل محطات طاقة هجينة.
The process of direct steam generation was studied in this work within a parabolic trough solar collector in order to generate electricity. The study was based on the equations of a two phase flow to study heat transfer in the collector's tube. The study showed a possibility to reach an effective model to study the performance of this type of solar collectors which will aid in the understanding of the working principle of power plants and to research further towards new control strategies of solar power plants or towards the hybridization with other types of power plants.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تناول البحث دراسة عملية التوليد المباشر للبخار في المجمعات الشمسية ذات القطع المكافئ المستخدمة لتوليد الطاقة الكهربائية. اعتمدت الدراسة على معادلات الجريان ثنائي الطور لدراسة انتقال الحرارة داخل أنبوب المجمع. أظهرت النتائج إمكانية تطوير نموذج فعال لدراسة أداء هذه المجمعات الشمسية، مما يسهم في فهم آلية عمل محطات الطاقة الشمسية وتطوير استراتيجيات التحكم بها أو دمجها مع محطات الطاقة الأخرى لتشكيل محطات هجينة. تم تطوير برنامج حاسوبي في بيئة Matlab لمحاكاة أداء المجمعات الشمسية وفق الشروط التصميمية، وأظهرت النتائج توافقاً جيداً مع المعطيات المرجعية. كما تم إجراء دراسة بارامترية لتوضيح تأثير تغير شروط الدخل والضغط والإشعاع الشمسي على أداء المجمعات. خلص البحث إلى أن التوليد المباشر للبخار يمكن أن يحسن من كفاءة المجمعات ويقلل من التكاليف، لكنه يتطلب نظام تحكم معقد لمواجهة التحديات الناتجة عن الجريان ثنائي الطور.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يعتبر البحث خطوة مهمة نحو تحسين كفاءة محطات الطاقة الشمسية ذات القطع المكافئ من خلال التوليد المباشر للبخار. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى التحديات البيئية والاقتصادية المرتبطة بتطبيق هذه التقنية على نطاق واسع. ثانياً، كان من الممكن أن تكون الدراسة أكثر شمولية إذا تضمنت تجارب ميدانية إضافية لتأكيد نتائج المحاكاة. ثالثاً، يجب أن يتم التركيز بشكل أكبر على تطوير استراتيجيات التحكم للتعامل مع التحديات الناتجة عن الجريان ثنائي الطور، حيث أن النظام الحالي قد يواجه صعوبات في التطبيق العملي.
أسئلة حول البحث
-
ما هي الفائدة الرئيسية من التوليد المباشر للبخار في المجمعات الشمسية ذات القطع المكافئ؟
الفائدة الرئيسية هي تحسين كفاءة المجمعات وتقليل التكاليف الإنشائية من خلال الاستغناء عن المبادلات الحرارية واستخدام البخار مباشرة في العنفات.
-
ما هي التحديات الرئيسية التي تواجه التوليد المباشر للبخار؟
التحديات الرئيسية تشمل التكلفة الزائدة لنظام التحكم وتعقيده، الناتجة عن طبيعة الجريان ثنائي الطور، بالإضافة إلى التدرجات الحرارية الكبيرة والإجهادات الحرارية العالية.
-
كيف تم التحقق من صحة النموذج الرياضي المستخدم في الدراسة؟
تم التحقق من صحة النموذج من خلال مقارنة نتائج المحاكاة مع المعطيات المرجعية التجريبية المتوافرة، وأظهرت النتائج توافقاً جيداً بينهما.
-
ما هي التوصيات المستقبلية التي قدمها البحث؟
أوصى البحث بتطوير النموذج الحالي واستراتيجيات التحكم، بالإضافة إلى دراسة محاكاة مشابهة للمحطات الهجينة التي تدمج بين المحطات التقليدية والشمسية.
المراجع المستخدمة
S. Kalogirou, "Solar Energy Engineering: Processes and Systems." Academic Press, 2009
A. Fernández-García, E. Zarza, L. Valenzuela, and M. Pérez, “Parabolic-trough solar collectors and their applications”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010
M. Eck and W.-D. Steinmann, “Direct Steam Generation in Parabolic Troughs: First Results of the DISS Project,” Journal of Solar Energy Engineering, 2002
قيم البحث
اقرأ أيضاً
اكتسب توليد البخار بشكل مباشر في المركزات الشمسية القطعية أهمية كبيرة في
الأونة الأخيرة نظرًا لميزاته الترموديناميكية و الإقتصادية و تعددت الأبحاث في هذا
المجال, نظرًا لذلك تم في هذا البحث دراسة الإنتقال الحراري بالحمل من الأنبوب
الماص لهذا المركز
إلى الماء المار داخله في أطواره الثلاث المائع و البخار المشبع
الرطب و البخار الجاف بشكل تفصيلي على طول مركز قطعي ثابت الطول يقوم
بتوليد بخار محمص ذو درجة حرارة عالية (561 °C). تم نمذجة كافة عمليات
الإنتقال الحراري في المركز ثم دراسة معدل إنتقال الحرارة بالنسبة لواحدة الطول من
ناحية تغير درجة حرارة السائل و فرق درجة الحرارة بين معدن الأنبوب و هذا السائل
و تغير معامل الإنتقال الحراري بالحمل و ذلك عند تغير ظروف التشغيل من ضغط
السائل تدفقه الكتلي شدة الإشعاع الشمسي المباشر الهابط على المركز.
يهدف هذا البحث إلى تطوير النموذج الرياضي الذي صممه Rabl للاقط القطع المكافئ المركب الشمسي عن طريق استخدام مستقبل اسطواني بدلاً من المستقبل المسطح، حيث تم محاكاة انعكاس الإشعاع الشمسي المباشر و غير المباشر على لاقط القطع المكافئ المركب الشمسي.
تم من
خلال البحث إيجاد المعادلات باستخدام الهندسة التحليلية لحساب الإحداثيات الديكارتية للسطح العاكس، ثم تم حساب الأشعة الساقطة و المنعكسة على اللاقط. حيث تم تطوير برنامج MATLAB لتوليد البيانات و طباعة الأشعة المنعكسة من خلال استخدام 10000 شعاع بصورة عشوائية وفقاً لمحاكاة مونتي كارلو العشوائية لكل زاوية للشعاع. من خلال البحث وجدنا أن اللاقط ذو زاوية نصف القبول θc=35 هي الأفضل من حيث مساحة فتحة اللاقط و كمية الإشعاع الشمسي الوارد.
أظهر البحث أن مردود لاقط القطع المكافئ ذو المستقبل الأنبوبي ينخفض بزيادة نصف قطر المستقبل و بزيادة طوله عند نفس درجة حرارة الدخول للوسيط الناقل. كما أظهر أن مردود لاقط القطع المكافئ ذو المستقبل الأنبوبي أعلى من مردود اللاقط ذو المستقبل المسطح عند نفس الشروط.
تتميز منطقة تدمر بمعدلات عالية لكمية الإشعاع الشمسي الواصلة لسطح الأرض, لذلك قمنا في هذا البحث بدراسة عمل محطة حرارية كهروشمسية ذات لاقط من نوع قطع مكافئ. عادةً تصمم محطة توليد الطاقة الكهربائية لتعمل عند الاستطاعة الإسمية التصميمية وعند تدفق وضغط ود
رجة حرارة بخار محددة بالتالي الحصول على مردود مرتفع نسبيا, غير أن الظروف الفعلية لتشغيل واستثمار المحطة الكهروشمسية ضمن الشبكة الكهربائية ومساهمتها في تغطية الطلب على الطاقة الكهربائية وتغير الظروف المناخية تبعا للشهور ولفصول السنة يؤدي إلى انحراف الاستطاعة المولدة عن ظروف العمل الاسمية وبالتالي إلى عمل المحطة عند حمولات جزئية. اعتمدنا في بحثنا على منهجية تحليلية لدراسة تغير بارمترات المحطة عند تغير حمولة العنفة البخارية, أي دراسة تغير المؤشرات الرئيسية للمحطة عند حمولات جزئية متغيرة. كما قمنا بحساب تغير ضغط البخار عبر مراحل العنفة وتأثيره على تغير تدفق البخار المتجه نحو مسخنات الماء الإسترجاعية كما قمنا بحساب كمية الحرارة المستهلكة في وحدة العنفة، وحساب مردود وحدة العنفة البخارية والمردود الإجمالي للمحطة.
تم في هذا البحث دراسة استخدام حقل شمسي مؤلف من مجموعة من المركزات
القطعية لتسخين مياه التغذية عالية و منخفضة الضغط حسب توافر الإشعاع
الشمسي و بالتالي يمكن الاستغناء عن الاستنزاف في أوقات السطوع الشمسي جزئياً
أو كلياً. تم تحليل النتائج وفق المعطيات
الشمسية و المناخية لمدينة دمشق حيث
بلغت الزيادة في المردود السنوي حوالي % 1.6 بينما كانت نسبة الزيادة في
الطاقة المنتجة سنوياً حوالي 6%.
بين البحث ضرورة بناء نظام توليد طاقة كهربائية شمسية لتأمين الطاقة النظيفة المتجددة وتلبية احتياجات الناس من الطاقة الكهربائية عند حمولة الذروة والمحافظة على بيئة نظيفة في منطقة تدمر. فتمت في البحث دراسة عمل محطة توليد طاقة كهربائية باستطاعة 30MWخلال
النهار، حيث يتم تخزين جزء من الطاقة الحرارية المجمعة في الحقل الشمسي ضمن خزان طاقة حراري محسوس لتغطية حمولة الذروة لاستهلاك الطاقة الكهربائية عند عمل المحطة ليلاً، بين البحث جدوى بناء النظام الشمسي باستخدام لاقط نوع قطع مكافئ في الحقل الشمسي,إذ إن كمية الحرارة المجمعة خلال أشهر السنة مرتفعة وإن ساعات تشغيل المحطة نهاراً تكون كبيرةً، وبناء محطة كهروشمسية عملية مقنعة من الناحية الفنية والاقتصادية. وقد تم في البحث تصميم الحقل الشمسي وتحديد أهم بارامتراته باستخدام برنامج كمبيوتر بلغة C++,وكذلك تمت دراسة أهم مؤشرات المحطة عند عملها خلال أشهر السنة.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
