بخشی از مقاله
چکیده
بحران استفاده از سوخت هاي فسیلی و سالم سازي محیط زیست ، نیاز انسان امروزي به استفاده از انرژي هاي نوین پاك و بی پایان از جمله انرژي هاي آب ، باد ، خورشید ، زمین گرمایی ، بیوگاز و غیره را به منظور تأمین نیازهاي بشر با اهمیت تر ساخته است . از اینرو ساخت دستگاههایی که بتواند تبدیل چنین انرژي هایی به انرژي هاي مورد استفاده را امکان پذیر سازد بسیار مهم جلوه می نماید . از جمله این دستگاه ها می توان حمام خورشیدي با فین را نام برد که ساخت آن در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است .
بوسیله چنین دستگاهی می توان از نور خورشید به عنوان یک منبع انرژي ارزان و بی پایان ، انرژي مورد نیاز براي تولید آبگرم مورد استفاده در مصارف خانگی و صنعتی نظیر استحمام و شستشو و غیره را بدست آورد . در پایان نتایج عملی حاصل از عملکرد حمام خورشیدي با فین ارائه گردیده است و با نتایج حاصل از عملکرد حمام خورشیدي بدون فین مقایسه گردیده است که راندمان بالاي این نوع حمام را نشان می دهد .
-1 مقدمه
بشر از گذشته به منظور رفع نیاز خود ، در جستجوي انرژي و تأمین آن از محیط پیرامون خود بوده است و در زمانهاي مختلف به انواع گوناگون آن دست یافته است . به طور مثال انسانهاي نخستین از مواد قابل سوخت مانند شاخه و برگ درختان براي تهیه انرژي مورد نیاز خویش جهت پخت و پز ، گرمایش و روشنایی استفاده می نمودند . رفته رفته با پیشرفت علم و دانش ، انرژي هاي دیگري نظیر آب ، باد و غیره نیز به منظور تولید انرژي مورد استفاده قرار گرفتند [1] و این سیر رشد و تکامل در انسان ها ادامه یافت تا سرانجام توانست به انرژي پاك و مفید الکتریسیته دست یابد . پس از آن و با گسترش صنایع و تکنولوژي در کشورها انرژي حاصل از سوختهاي فسیلی و انرژي هسته اي به عنوان صورت هاي نوینی از انرژي معرفی شدند .
حال اگر به دقت نگریسته شود می بینیم که در همه انرژي هاي مذکور نقاط ضعفی به چشم می خورد . براي مثال در اولین انرژي هاي تولید شده که مکانیکی بودند نیاز بشر کاملاً تأمین نمیشد چرا که نمی توانست به طور دائم در حال فعالّیت باشد . شاخ وبرگ درختان تنها براي مدت زمان کوتاهی تولید انرژي می نمودند . انرژي هاي فسیلی پایان پذیرند و از انرژي هسته اي هم با توجه به تولید زباله هاي هسته اي و کمبود منابع آن در زمین نمی توان به طور وسیعی استفاده کرد . از این رو امروزه با توجه به موارد مذکور استفاده از انرژي هاي پاك و دائمی مانند انرژي خورشیدي بیش از پیش اهمیت یافته است.
-2 تشعشع خورشیدي و خواص آن
به طور کلی تشعشع خورشیدي نوعی تشعشع حرارتی است که با یک طول موج خاص توزیع می شود و ناشی از واکنش هاي گداخته هسته اي درون آن است . شدت تشعشع خورشیدي ، بستگی به شرایط جوي ، وقت سال و زاویه برخورد اشعه خورشیدي به سطح زمین دارد . وقتی زمین در فاصله متوسط از خورشید قرار گرفته باشد ، مقدار کل پرتو افکنی آن - - 1395 است که آن را ثابت خورشیدي می گویند . درجه حرارت خورشیدي معادل براي تشعشع حرارتی حدود 5800 کلوین است .
[2] تمامی انرژي ذکر شده در ثابت خورشیدي به سطح زمین نمی رسد زیرا جذب تشعشع توسط دي اکسید کربن و بخار آب موجود در جو بسیار زیاد است . برخورد تشعشع خورشیدي به سطح زمین به مقدار گرد و غبار و سایر مواد آلوده کننده موجود در جو نیز بستگی دارد. .[3] برخورد انرژي حاصل از تشعشعات خورشیدي به سطح زمین ، سرچشمه تمامی فعالیت هایی حیاتی انسان است. امروزه انرژي خورشیدي کاربردهاي حرارتی گوناگونی دارد مانند حمام خورشیدي ، خشک کن خورشیدي ، تهویه خورشیدي ، آب شیرین کن خورشیدي و . . . که ساخت وکار با چنین دستگاه هایی به مهندسی انرژي - حرارتی خورشیدي - معروف است .
-3 حمام خورشیدي با فین حرارتی
-1-3 وسایل مورد نیاز براي ساخت دستگاه
براي ساخت حمام خورشیدي با فین حرارتی مخصوص آن ، از وسایل و مواد زیر استفاده شده است . صفحه آلومینیومی به ابعاد 60 cm × 90 cm ، لوله مسی ، شیشه به ضخامت 4 mm ، پشم شیشه ، فین - پره - ، پایه ، مخزن آب ، رنگ سیاه ، چسب آکواریوم .
-2-3 روش ساخت
براي ساخت حمام خورشیدي مورد نظر ابتدا صفحه فلزي به ابعاد 60 cm × 90 cm را با رنگ سیاه کاملاً رن می شود . علت انتخاب آلومینیوم به عنوان فلز مورد نظر در ساخت حمام این است که این فلز علاوه بر سبک بودن ، داراي ضریب انتقال حرارتی بالایی نیز می باشد . از طرفی رنگ سیاه هم موجب می شود که میزان تشعشعات خورشیدي بیشتر گردد . سپس 7/5 m از لوله مسی را به حالت مارپیچ در آورده و بر روي این صفحه فلزي نصب می گردد .
البته در اینجا دو سر ابتدائی و انتهایی این لوله مسی به طول 10 الی 15 سانتی متري را از ابتدا و انتها صفحه فلزي خارج گردیده است . سپس براي افزایش میزان جذب انرژي خورشیدي برروي این لوله مسی مارپیچ ، یک فین حرارتی مخصوص قرارداده شده است . پس از آن شیشه به فاصله 0/5 cm از فین مخصوص و بر روي سطح قرار داده و جداره این شیشه با یک جسم عایق مانند چوب پوشانده شود . همچنین به منظور حفظ حرارت داخلی دستگاه ، قسمت پشتی صفحه آلومینیومی به وسیله پشم شیشه عایق بندي می گردد .در شکل شماره - 2 - سیستم حمام خورشیدي با فین حرارتی مخصوص نشان داده شده است.
