Σχεδιασμός και προσομοίωση πρότυπου επίπεδου ηλιακού συλλέκτη με ομοαξονικό σύστημα ροής

Λίνδος, Χρήστος; Lindos, Christos

dc.contributor.author	Λίνδος, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Lindos, Christos	en
dc.date.accessioned	2018-01-17T10:14:34Z
dc.date.available	2018-01-17T10:14:34Z
dc.date.issued	2018-01-17
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46212
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14759
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Επίπεδος ηλιακός συλλέκτης	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Ηλιακή ενέργεια	el
dc.subject	Θερμική ανάλυση	el
dc.subject	Flat Plate Collector	en
dc.subject	Solar Energy	en
dc.subject	Solidworks	en
dc.subject	Solidworks Flow Simulation	en
dc.subject	Thermal analysis	en
dc.title	Σχεδιασμός και προσομοίωση πρότυπου επίπεδου ηλιακού συλλέκτη με ομοαξονικό σύστημα ροής	el
dc.title	Design and simulation of a novel flat plate collector with a coaxial flow system	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/e7b90a6ad212d31a3951b11cab47fa22956e9b7a
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-10
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η μελέτη ενός επίπεδου ηλιακού συλλέκτη με ομοαξονικό σύστημα ροής, με στόχο τον προσδιορισμό και τη βελτίωση του βαθμού απόδοσής του, καθώς και την ευελιξία του ως προς διάφορες συνθήκες λειτουργίας. Στην εν λόγω ανάλυση περιλαμβάνεται ο σχεδιασμός του συλλέκτη στο περιβάλλον του προγράμματος SolidWorks κι η προσομοίωσή του με τη βοήθεια της πλατφόρμας SolidWorks Flow Simulation. Στο πρώτο κεφάλαιο, περιγράφεται η επικρατούσα ενεργειακή κατάσταση στη σύγχρονη εποχή και σε παγκόσμια κλίμακα, ενώ αναφέρονται κι οι κυριότερες μορφές ενέργειας του πλανήτη, καθώς και τα χαρακτηριστικά τους. Επιπλέον, αναλύονται κάποιες βασικές έννοιες της ηλιακής ενέργειας κι επισημαίνονται τα βασικότερα στοιχεία τόσο για τον επίπεδο ηλιακό συλλέκτη όσο και για το συλλέκτη κενού, στον οποίο χρησιμοποιείται εκτενώς το ομοαξονικό σύστημα ροής. Στο δεύτερο κεφάλαιο, περιγράφονται αναλυτικά οι βασικές εντολές που χρησιμοποιήθηκαν για την υλοποίηση του συλλέκτη στο πρόγραμμα, ενώ ο σχεδιασμός του ορίζεται διεξοδικά στο τρίτο κεφάλαιο, με τη διαδικασία πραγμάτωσης της προσομοίωσής του να καταλαμβάνει το τέταρτο κεφάλαιο. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναφέρονται λεπτομερώς οι διαφορετικές συνθήκες λειτουργίες υπό τις οποίες εξετάστηκε ο συλλέκτης κι ακολουθούν κάποια σχόλια και συμπεράσματα. Συγκεκριμένα, βρέθηκε πως η μικρότερη διάμετρος σωλήνωσης είναι πιο αποδοτική, καθώς για μία τυπική θερμοκρασία εισόδου στο συλλέκτη, 50oC, παρουσίασε θερμικό βαθμό απόδοσης 41.06%, έναντι 37.88% της μεγαλύτερης διαμέτρου. Επιπλέον, υπολογίστηκε υψηλότερος συντελεστής μετάδοσης θερμότητας στην πρώτη γεωμετρία έναντι της δεύτερης, ενώ η μείωση της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας μείωσε την ωφέλιμη ισχύ του συλλέκτη, περιορίζοντας παράλληλα και τις απώλειές του. Ο συλλέκτης παρουσίασε αύξηση του βαθμού απόδοσής του με την αύξηση της γωνίας κλίσης του, καθώς περιορίζεται το φαινόμενο της φυσικής συναγωγής του αέρα εντός του διακένου του. Αναφέρεται συγκεκριμένα πως για την ίδια θερμοκρασία εισόδου, η διαφορά από μηδενική γωνία κλίσης έως τις 60ο κυμαίνεται από 0.5% έως 5%. Τελευταία παράμετρος αποτέλεσε η παροχή μάζας, για την κάθε τιμή της οποίας υπολογίστηκε η πτώση πίεσης εντός του συλλέκτη, με την χρησιμοποιούμενη αρχικώς παροχή, 0.004 kg/s, να δείχνει καλό συνδυασμό του βαθμού απόδοσης και της πτώσης πίεσης, η οποία πρέπει κατά το δυνατόν να περιοριστεί, καθώς αυξάνεται με μεγάλο ρυθμό για μεγαλύτερες τιμές της παροχής. Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο, επισημαίνονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν κατά τη μελέτη, καθώς και πιθανοί τομείς μελλοντικής έρευνας.	el
heal.abstract	The main object of this diploma thesis is the study of a flat-plate solar collector with a coaxial flow system in order to determine and optimize its thermal efficiency, as well as its versatility regarding various operation conditions. The current analysis includes the design of the collector by using the program SolidWorks and its simulation with the program’s platform, SolidWorks Flow Simulation. In the first chapter, the current global energy state is described and the planet’s most significant forms of energy are mentioned, along with their primary elements. Moreover, the basic concepts of solar energy are analyzed and the most common characteristics of the flat-plate solar collector and the evacuated tube collector, in which the coaxial flow system is often used, are referred to. In the second chapter, the commands used for the design of the collector in the program are mentioned, with the design itself occupying the third chapter, while the fourth chapter deals with the collector’s simulation implementation. Throughout the fifth chapter, the collector’s operation under the various conditions is described in detail, followed by some comments and conclusions. More specifically, the smaller of the two diameters proved to lead to higher thermal efficiency, since, for a typical inlet water temperature to a solar collector, 50oC, it exhibited a thermal efficiency equal to 41.06%, compared to 37.88% which the bigger diameter showed. Furthermore, in the first geometry, a higher heat transfer coefficient than the second geometry was estimated, while the reduction of the solar intensity in the next section led to lower useful energy, despite reducing the collector’s heat losses at the same time. The results showed an increment in the collector’s efficiency with the increase of its tilt angle, due to the reduction of the air’s natural convection phenomenon inside the collector. Referring to the same inlet water temperature, the efficiency increase varied from 0.5% to 5%, between the zero and the sixty degrees tilt angles. The final parameter examined was the mass flow through the collector, as well as the pressure loss for each value. The initial mass flow value used, 0.004 kg/s, showed a fairly decent combination of high efficiency as well as relatively low pressure loss, the last of which has to be contained, due its high increase rate as the mass flow values becomes greater. In the sixth and final chapter, certain conclusions from the whole analysis are mentioned and some topics for future study are proposed.	en
heal.advisorName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνόπουλος, Κίμων	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ηλιακής Τεχνικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	152 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true