بخشی از مقاله
چکیده
جمع کنندههای خورشیدی هوایی دستگاههای سادهای برای گرمایش هوا با استفاده از انرژی خورشیدی هستند و در کاربردهای ﳐتلفی به کار می-روند. در این پژوهش یک ﲨعکننده خورشیدی ﲣت هوایی با صفحه جاذب کرکره ای به ﳘراه یک سیستم برای کنترل دور دمنده با استفاده از میکروکنﱰلر AVR طراحی و ساخته شد.
سیستم کنﱰلی با ایجاد دورهای متغیر دمنده که در ورودی ﲨعکننده قرار داشت، دمای هوای خروجی از آن را که توس سه سنسور دمایی LM35 اندازهگیری میشد، در یک ﳏدوده دمایی مشخص قرار میداد. ﲨعکننده در فضای باز ساختمان ﴰاره دو دانشکده کشاورزی دانشگاه تﱪیز به مدت یک هفته مورد ارزیابی قرار گرفت. از میان پارامﱰهای اندازهگیری شده در ﲨعکننده دو پارامﱰ دما و سرعت هوای خروجی با توجه به اﳘیت بیشﱰی که در بازدهی ﲨع-کننده دارند، انتخاب گردیدند. به منظور بررسی رابطه بین دما و سرعت هوای خروجی از ﲨعکننده با استفاده از مدلهای رگرسیونی، از بین مدلهای خطی و غیرخطی موجود چهار مدل که حالت کلیتر و احتمال توجیه بیشﱰ رابطه بین دو پارامﱰ مذکور را داشتند، برای آزمایش آماری انتخاب شدند.
براساس نتایج به دست آمده، مدل رگرسیونی درجه یک - خطی - با R2 0/95 ﲠﱰین برازش را در میان مدلهای بررسی شده دارا بود و رابطه ﲡربی به صورت V 2.64 0.08T بین دما و سرعت هوای خروجی تعیین شد.
مقدمه
انرژی خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم میتواند به دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، ﳘانند گرما و الکﱰیسیته. موانع اصلی استفاده از انرژی خورشیدی شامل متغیر و متناوب بودن میزان انرژی و توزیع بسیار وسیع آن است. انرژی خورشید برای گرمایش آب، استفاده دینامیکی، گرمایش فضایی ساختمانها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تولید انرژی الکﱰیسیته مورد استفاده قرار میگیرد. شدت تابش خورشیدی روی یک سطح عمودی به اشعههای آفتاب در خارج اﲤسفر زمین به عنوان ثابت خورشیدی - Isc - 1 شناخته میشود. هماکنون مقدار قابل قبول برای Isc، 1353W/m2 میباشد
ﳐتاری و ﲰار [1999] یک مطالعه ﲡربی بر روی ﲨعکننده خورشیدی در شرای جریان طبیعی و اجباری اﳒام دادند. آنها نشان دادند که در کنوکسیون طبیعی دمای هوای ﲨعکننده تا 75 درجه سانتیگراد به ازای دمای ورودی 25 و در کنوکسیون اجباری دما تا 53 درجه سانتیگراد به ازای دمای ورودی 27 رسید.
امروزه کاربرد سیستمهای کنﱰل در علوم و مهندسی نقش اساسی داشته و عامل دستیابی به کارایی ﲠینه سیستم های دینامیکی، افزایش بازده و تسهیل اﳒام کارهای تکراری دستی میباشد
کاربرد این سیستمها در علوم کشاورزی نیز به سرعت در حال افزایش است. کاهش هزینه سختافزار و نرمافزار و همچنین پذیرش سریعتر این سیستمها در ﲞش کشاورزی منجر به افزایش استفاده از این سیستمها گردیده است
فولر و چارترز[1998] یک سیستم کنﱰل خودکار دمنده برای ﲨع-کنندههای تونلی خورشیدی ساختند. این سیستم به منظور کاهش میزان توان مصرفی موردنیاز دمنده از طریق تغییر سرعت آن با توجه به تغییرات شرای طراحی گردید. با استفاده از این روش زمان عملکرد دمنده 67 نسبت به حالت عملیات مداوم کاهش یافت.
آرجونا و ویدال [2005] از یک سیستم کنﱰل 2PID در یک ﲨع-کننده دوار کشاورزی استفاده کردند که کاربرد آن در خشک کردن زیتون بود. این سیستم کنﱰل برای کاربری راحتتر و افزایش ﲠرهوری انرژی به کار رفت.
باقری و ﳘکاران [1387] با استفاده از شبیهسازی رایانهای به کمک نرمافزار MATLAB، سیستم کنﱰل خودکار دور دمنده یک خشککن خورشیدی را مدل و ارزیابی کردند. نتایج حاصل از شبیهسازی نشان داد که موتور قادر است حول مقدار مطلوب نوسان ﳕاید تا در ﳖایت به دور مطلوب نزدیک شود.
نای برانت [1989] با استفاده از یک کنﱰلر در یک خشککن خورشیدی دما و رطوبت غلات را به صورت ﲠینه تنظیم کرد. نتایج آزمایشها نشان داد که با استفاده از سیستمهای کنﱰلی میتوان دما را به طور دقیق کنﱰل ﳕود.
مواد و روشها
در ساخت این ﲨعکننده به ابعاد 2×1×0/15 مﱰ، از پروفیل فولادی به عنوان قاب استفاده شده است. برای عایقکاری زیر ﲨع کننده، بین صفحه جاذب و صفحه زیری آن از چوب و اطراف ﲨعکننده از پشم شیشه به ضخامت پنج سانتیمﱰ استفاده شده است. صفحه جاذب انرژی از ورق فولادی به ضخامت 0/5 میلیمﱰ بوده و برآمدگیهایی به شکل ذوزنقه متساویالاضلاع بر روی آن طراحی شده که باعث افزایش سطح ﲤاس حرارتی با آن میگردد و این امر نیز بازده گرمایی را به خاطر اختلاف دمای بیشﱰ ورودی و خروجی افزایش میدهد.
صفحه جاذب انرژی از دو طرف جانبی به قاب ﲨعکننده توس پرچ متصل شده و به وسیله رنگ روغنی سیاه پوشیده شده است. از شیشه براق با ضخامت 4 میلیمﱰ به عنوان صفحه شفاف پوشش ﲨعکننده استفاده شده است. برای تأمین جریان هوای ورودی به ﲨعکننده جهت ثابت نگه داشﱳ دمای هوای خروجی از آن در ﳏدودههای موردنظر از یک دمنده که با سرعت متغیر کار میکرد، استفاده گردید. یک میکروکنﱰلر برای تأمین دورهای متغیر دمنده به کار برده شد.
انرژی لازم برای راهاندازی قطعات مدار کنﱰلی از طریق دو عدد پانل خورشیدی به ابعاد 15×20cm2 و توان هر یک 5W تأمین شد. میکروکنﱰلر با میانگینگیری از دمای سه سنسور که در خروجی ﲨعکننده قرار داشتند، دور دمنده را در ﳏدودههای موردنظر کنﱰل ﳕود.
به منظور بررسی رابطه بین دما و سرعت هوای خروجی از ﲨعکننده توس مدل رگرسیونی، از بین مدلهای خطی و غیرخطی موجود تنها چهار مدل که حالت کلیتر و احتمال توجیه بیشﱰ رابطه ذکر شده را داشتند، برای آزمایش آماری انتخاب شدند. شکل کلی مدلهای رگرسیونی پیشنهادی به صورت رواب 1، 2، 3 و 4 بود.
از معیارهای بسیار مهم در انتخاب مدلهای رگرسیونی، میتوان معنیدار بودن ضرایب رگرسیونی را نام برد. عملکرد هر مدل بوسیله ضریب تبیین R2 ارزیابی میشود
از آنجا که استفاده از میانگین دادهها اختلافات را بیشﱰ نشان میدهد و در مسائل آماری بیشﱰ مورد توجه میباشد، لذا با میانگینگیری از دادههای به دست آمده در هفت روز آزمایش اقدام به ﲢلیل دادهها شد. در جدول 1، میانگین دمای ورودی، دمای خروجی، دور دمنده و سرعت هوای خروجی در روزهای آزمایش در میانگین ساعات ﳐتلف، آمده است. البته لازم به ذکر است که دادههای مربوط به دمای ورودی و دور دمنده در ﲣمین رابطه نقش مستقیم نداشتند.
جدول .1 میانگین دادهها در روزهای آزمایش
