مدلسازی عددی و بررسی اثر تغییرات پارامترهای مختلف در بازدهی و عملکرد حرارتی شمع انرژی
نویسندگان
1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
doi
10.22060/ceej.2025.22644.8013چکیده
در سالهای اخیر با رشد صنعت در جوامع مدرن، میزان مصرف انرژی در جهان رو به افزایش بوده است. به همین دلیل دولتها و صاحبان صنایع در راستای تسهیل استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر اقدام به سرمایه گذاری کردهاند. انرژی زمین گرمایی یکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر است که از اقتصادیترین راههای بهرهگیری از این انرژی، استفاده از سیستمهای تبادل حرارت در شمعها است. شمع انرژی با استفاده از سیال تبادل حرارت و لولههای انتقال سیال، در فصلهای گرم سال از دامنه خاکی جهت سرمایش و در فصلهای سرد سال از انرژی گرمایی خاک جهت گرمایش استفاده میکند. پارامترهای زیادی در طراحی شمعانرژیها دخیل هستند. در این پژوهش با استفاده از مدلسازی عددی سه بعدی و به روش المان محدود و با استفاده از نرم افزار COMSOL Multiphysics به بررسی اثر هریک از این پارامترها در عملکرد حرارتی شمع انرژی میپردازیم. سرعت جریان سیال، طول شمع، قطر و ضخامت لوله و فاصله مرکز تا مرکز لولههای انتقال سیال از جمله پارامترهایی هستند که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفتهاند. همچنین با استفاده از روش مطالعه آماری تاگوچی اثر پارامترهای مهم بر توان خروجی شمع انرژی، در کوتاه مدت و بلند مدت، مقایسه و رتبه بندی شدند. نتایج بدست آمده نشان دادند که کاهش سرعت جریان، افزایش طول شمع، کاهش قطر و ضخامت لوله موجب کاهش دمای سیال خروجی از شمع انرژی میشود. به علاوه نحوه قرارگیری لولهها، طول شمع و فاصله مرکز تا مرکز لولهها نسبت به دیگر پارامترها، مهمترین پارامترهای تاثیرگذار بر توان خروجی شمع انرژی هستند.
