بخشی از مقاله
چکیده:
تامین و کاربرد روز افزون انرژیهای تجدیدپذیر یکی از مظاهر مهم زندگی جدید بوده و انرژی خورشیدی یکی از انواع مهم این انرژی ها محسوب می شود. در این مطالعه به طراحی و ساخت اجاق خورشیدی جعبه ای و ارائه راهکارها جهت افزایش عملکرد سیستم با استفاده از بازتاب کننده های نور بصورت تجربی پرداخته شده است. اجاق خورشیدی دستگاهی است که قادر به متمرکز کردن نور خورشید در ناحیه و تبدیل انرژی تابشی خورشید به انرژی گرمایی است و از آن برای پخت وپز استفاده می شود.
در این سیستم از یک جعبه ی عایق برای جلوگیری از هدر رفتن انرژی، یک صفحه آلومینیومی سیاه رنگ در داخل آن برای جذب گرما و از سه بازتابنده داخلی و چهار بازتابنده خارجی برای منعکس کردن نور خورشید به صفحه-ی جذب برای بهره گیری حداکثری از نور خورشید استفاده شده است.
نتایج آزمایشات نشان داد در حالی که حداکثر دمای صفحه جاذب برای اجاق بدون بازتاب دهنده، با بازتاب دهنده آلومینومی، و بازتاب دهنده آینهای بترتیب برابر با 94/01 درجه سانتیگراد، 106/6 درجه سانتیگراد و 115 درجه سانتیگراد میگردد. همچنین، استفاده از اجاق خورشیدی با بازتابنده آیینه ای به همراه ذخیره ساز، نسبت به بقیه ی اجاق ها دارای عملکرد و کارایی بهتری میباشد. پیشنهاد می گردد برای بهبود عملکرد و افزایش کارایی سیستم از بازتابنده های متحرک استفاده گردد، همچنین جنس صفحه جاذب از آلومینیومی به مسی تغییر یابد.
1 مقدمه
امروزه با توجه به افزایش دائمی تقاضای انرژی، بسیاری از انتظارات نشان میدهد، که سوخت های فسیلی این تقاضای افزایش را برآورده نمیکنند و هزینه های آنها به شدت افزایش می یابد. بنابراین آلودگی، اثر گلخانه ای، گرمایش جهانی و...
علاوه بر برخی از مسائل زیست محیطی، هزینه نصب سوخت های فسیلی نیز در سال های اخیر، انرژی تجدیدپذیر را به عنوان یک علاقه بین المللی قابل توجهی به ارمغان آورده است.[1] از میان تمام منابع انرژی تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی بزرگترین و فراوانترین منبع انرژی است. این انرژی، به عنوان یکی از قابل اعتمادترین انواع انرژی تجدیدپذیر، دارای توان تولید 2300 TW در سال است و میتواند به طور کامل مصرف انرژی جهانی - حدود 16 TW سالانه - را تامین کند. در عین حال، منابع غیر آلاینده و هزینه های در حال اجرای کم، استفاده از انرژی خورشیدی را با انتظارات از آن عملی میسازند
بطور کلی استحصال انرژی خوشیدی در دو بخش تولید الکتریسسیته و تولید حرارت انجام میگردد.[4] در بخش تولید حرارت، اجاق خورشیدی بعنوان ابزار مهمی جهت بهرهوری از انرژی خورشیدی مطرح میشوند که استفاده از آنها مزایای مختلفی همچون حذف آلودگی محیط زیست ناشی از سوختن چوب و سوختهای فسیلی، عدم ایجاد گرمایش در آشپزخانه، کاهش هزینهها و ضریب دوام و ایمنی بالای سیستم دارد .[5] بطور کلی اجاق های خورشیدی، به سه نوع اصلی طبهبندی میشوند: اجاق خورشیدی جعبه ای، اجاق خورشیدی پانلی و اجاق خورشیدی متمرکز - سهموی -
اجاق خورشیدی جعبه ای شامل یک جعبه عایق شده با پشم شیشه، پوشش شیشه ای شفاف برای نشان دادن تابش مستقیم خورشید به جعبه، بخش داخلی جعبه دارای بازتابنده از جنس فویل آلومینیومی و همچنین چهار بازتابنده خارجی از جنس های فویل آلومینیوم، صفحه آلومینیومی و آینه می باشد. سطح پایینی و داخلی اجاق از جنس آلومینیوم با پوشش سیاه رنگ می باشد تا جذب انرژی خورشیدی رابه حداکثر برساند.
امروزه طرح های متنوعی از این سیستم ها وجود دارد که این طرح ها در مکانهای مختلفی به ویژه هند، چین و کشورهای افریقایی آزمایش شده و به نتایج خوبی نیز رسیده اند. استفاده از این اجاق ها در مناطق دور افتاده ایران که با مشکل کمبود سوخت مواجه اند، بسیار مفید خواهد بود .[6] در مطالعه حاضر، ابتدا به طراحی و ساخت یک نمونه آزمایشگاهی از اجاق خورشیدی جعبهای پرداخته شده و سپس نمونه در شرایط محیطی و تابش فضای آزاد تحت شرایط مختلف مورد آزمایش قرار میگیرد.
2 مطالعه آزمایشگاهی
1؛2 معرفی اجاق خورشیدی حاضر
در این نوع اجاق ها که از پدیده ی گلخانه ای برای پخت غذا استفاده میکنند، یک شیشه شفاف یا پلاستیک روی جعبهی عایق شده را پوشانده و به این ترتیب، امواج با طول موج کوتاه میتوانند از آن عبور کنند. پوشش سیاه داخل آن، این تابش را جذب میکند. با افزایش دمای سینی داخلی، انرژی با طول موج بلندتر بازتابیده میشود. پوشش شیشهای به این تابش با طول موج بلند اجازه نمیدهد که از آن عبور کند. معمولا، جهت افزایش عملکرد این نوع اجاق ها، بازتابنده ی مسطحی به جعبه اضافه میشود. این نوع اجاق میتواند تعدادی بشقاب غذا را در بر گیرد. غذا داخل آن نمیسوزد؛ زیرا دمای آن پایین است. به علت وزن سبک آن، حمل ونقل اجاق خورشیدی جعبه ای آسان است .[2] مطابق با شکل - 1 - اجزای اجاق خورشیدی مطالعه حاضر شامل بدنه چوبی، عایق حرارتی، صفحه جذب، شیشه دوجداره، بازتابندهی نور، فویل آلومینیوم، آیینه، چهارپایهی فلزی و وسایل اندازهگیری میباشد.
شکل - 1 - - الف - اجاق خورشیدی جعبه ای مورد مطالعه حاضر - ب - شماتیک اجاق خورشیدی جعبه ای مورد مطالعه
