حال مي توان اثر ترمهاي مختلف را در معادلات بالا بررسي کرد.
از معادله (٣-١٠) مي تـوان بـه ازاي n ثابـت تغييـرات سـرعت را بـا تغييـر اصطکاک بررسـي کـرد، کـه طبـق شـکل شـماره ٣-١٩ بـا افـزايش ضـريب اصطکاک، سرعت به مقدار محسوسي کاهش مي يابد.
طبق شکل شماره ١١ به ازاي n متغير، تغييرات سرعت ناچيز است و اين موضوع ما را به بررسي هر چه بيشتر اثر انتقال حرارت بر سرعت سوق مي دهد.
بنابراين ميتوان نتيجه گرفت که تغييرات Q تأثير چنداني در سـرعت نـدارد وچون در سرعت و دبي تغيير چنداني حاصل نمي شود، پس تـوان نيـز ثابـت ميماند.
براي بررسي بيشتر اين موضوع به محاسبه گرماي هدر رفته از ديواره دودکش مي پردازيم .
ابتدا به مدلسازي مقاومت گرمايي ديواره پرداخته و با در نظر گرفتن انتقال حرارت جابجايي داخل و بيرون دودکش با فرض وجود باد و حداکثر جابجايي اين نتايج حاصل شد:
- حداکثر انتقال حرارت از ديواره ١٤ کيلووات مي باشد.
- اين مقدار از تلفات ، ناچيز بوده و معادل ٥ درصد از کل انرژي دريافتي مي باشد.
- حداکثر کاهش دماي هوا در دودکش ناشي از تلفات ، ٠.٢٨ درجه کلوين مي باشد.
بنابراين طرح عايق کاري نمي تواند تأثير چنداني در ميزان توان خروجي داشته باشد. البته مي دانيم که تا لحظه خروج جريان از دودکش ، بين هواي داخل وخارج دودکش اختلاف چگالي (هر چند کم ) وجود دارد، پس از وجود نيروي راننده نيز تا لحظه خروج نيز مطمئنيم .
اما در مورد افت فشار ناشي از انحراف هواي افقي به هواي عمودي، گانون و بکستروم در يک مدل آزمايشگاهي دريافتند که اين مقدار برابر ٠.١٤ از فشار ديناميکي ابتداي دودکش مي باشد. [١٤]
موضوع قابل بررسي در اين زمينه ، شتاب ناگهاني هوا در ورودي دودکش مي باشد که با در نظر گرفتن ارتفاع مناسب براي کلکتور مي توان به مقدار قابل توجهي از افت انحراف هوا کاست .
بدين ترتيب که سطح مقطع دودکش با سطح ورودي هوا از کلکتور قبل از انحراف بايد تقريبا يکسان باشد تا طبق قانون بقاي جرم سرعت هوا قبل و بعد از انحراف تقريبا يکسان باشد. که اين عمل در واقع همان خط جرياني کردن يکنواخت سرعت سيال مي باشد و مانع از شتاب ناگهاني آن ميگردد.
براي بررسي اثر ايجاد گلوگاه در دودکش ابتدا به اين نکته توجه ميکنيم کـه کلکتور، با ايجاد يک اختلاف فشار ثابت در دو سر دودکش ، ماننـد يـک پمـپ عمل ميکند و دبي عبوري از دودکش يک مقدار ثابت خواهد بود. اما با توجه به اينکه ايجاد گلوگاه باعث افزايش سرعت در آن مقطع شده و نـصب تـوربين در آنجا باعث افزايش هد توربين ميشود، دبي جريان داخل دودکـش بخـاطر افت فشار بيشتر در توربين ، نسبت به حالت بدون گلوگاه ، کـاهش مـييابـد. و اين کاهش دبي متناسب با افزايش هد توربين بوده و لذا بايد حاصلضرب دبـي در هد را محاسبه نمود. اما اثر ديگر اين کاهش دبي کاهش سـرعت سـيال در کلکتور بوده و دماي سيال بخاطر داشتن فرصت بيشتر براي گرم شـدن ، بـالا رفته و اين به معناي افزايش بازدهي کلکتور ميباشد. اما در اينجا ما با فـرض منطقي ثابت بودن بازدهي کلکتور، تنها، اثر گلوگاه بر مقـدار دبـي را در نظـر گرفته و مطابق شکل زير مشاهده ميشود که با افزايش هد استاتيکي تـوربين در گلوگاه و اثر آن در کاهش دبـي مقـدار تـوان خروجـي کمتـر از ٢ درصـد افزايش مييابد .
ضريب k بيانگر نسبت افزايش هد استاتيکي توربين در گلوگاه بوده و ضريب n بيانگر نسبت افزايش توان خروجي است .
پس با توجه به شکل ١٢ ايجاد گلوگاه اثر چنداني در افزايش توان خروجي توربين نداشته ، ضمن اينکه با نصب توربين در گلوگاه طبيعتا از توربين با اندازه هندسي کوچکتر نسبت به حالت بدون گلوگاه استفاده کرده ايم که اين عامل سبب کاهش قدرت راه اندازي ژنراتور مي شود.
ملاحظه ميشود با نتـايج حاصـل از مدلـسازي کلکتـور و دودکـش مـيتـوان پيشنهادهاي مطرح شده را مقايسه و تحليل نمود.
جدول زير مقايسه اي بين دو راهکار مهم براي افزايش دما يعني انتخاب جنس کف کلکتور و انتخاب شيشه دو جداره براي سقف کلکتور، البته با فرض انتخاب يک توربين مناسب ميباشد.
آناليز اقتصادي دودکش خورشيدي
براي تحليل اقتصادي دودکش خورشيدي ابتدا با توجه به فرمول کلي زير ميتوان توان خروجي قابل حصول از دودکش خورشيدي را بدست آورد:
که P بيانگر کل توان توليدي، H ارتفاع دودکش ، R شعاع کلکتور، و A ضريب ثابت ميباشد. حال اگر فرض کنيم که a قيمت هر متر مربع ارتفاع و قطر دودکش ، و b قيمت هر متر مربع از سازه و پانل هاي شيشه اي کلکتور، و c قيمت ماشين آلات مانند توربين و ژنراتور و سيستم ذخيره انرژي براي توليد هر کيلو وات انرژي باشد، قيمت تمام شده دودکش خورشيدي برابر است با:
با تقسيم اين مقدار بر کل انرژي توليدي، مقدار قيمت مخصوص هر کيلو وات انرژي توليدي بدست مي آيد:
اين رابطه نشان ميدهد که با افزايش ابعاد دودکش خورشيدي قيمت مخصوص هر کيلووات انرژي کاهش مييابد.[١]
با مراجعه به مقادير متوسط ساعات آفتابي و تابش کلي روزانه اندازه گيري شده کرمان توسط سازمان هواشناسي کشور در مييابيم که در طول سال حدود ٣٠٠٠ ساعت آفتابي، يعني در طول روز بطور متوسط ٨ ساعت آفتابي داريم . بخاطر تفاوت توليد انرژي در طول روز و همچنين در طول ماههاي مختلف سال ، با تقريب خوبي ميتوان ٢٥ درصد از ماکزيمم انرژي توليدي را براي توليد يکنواخت در طول روز در نظر گرفت . اين تقريب براي مقادير تجربي دودکش خورشيدي مانزنارس ، نتايج خوبي را نشان داده است .[١٦]
