مناقشة رسالة ماجستير

جرت في كلية الهندسة قسم الهندسة الميكانيكية مناقشة طالب الدراسات العليا / ماجستير للطالب (رحيم مطر كوبان) الموسومة..

(استخدام الطاقة الشمسية في طهي الطعام وغلي الماء)

والمختصة بالطاقة الشمسية..

حيث تم تنفيذ هذا العمل باستخدام أربع مركزات مكافئة للطاقة الشمسية تم تصنيعها باستخدام أطباق الأقمار الصناعية، ثلاثة منها بأقطار( 96 سم، 120 سم، 140 سم )مع عاكس مصنوع من رقائق الألومنيوم. والمركز الشمسي الرابع بقطر) 96 سم (بعاكس من قطع المرايا. تم استخدام علب صفيح معدنية بأربع سعات حجمية( 1 لتر، 2 لتر، 3 لتر و4 لتر )كمستقبل حراري هذه العلب مطلية بطلاء أسود لزيادة امتصاص أشعة الشمس المركزة الساقطة على سطح المستقبل.

أجريت سبع تجارب على كل مستقبل حراري ، تم إجراء أربع تجارب باستخدام المركزات الشمسية الأربعة على حدة ، بينما أجريت التجارب الثلاثة المتبقية بجمع المركز الشمسي بقطر( 96 سم) مع عاكس من رقائق الألمنيوم مع بقية المركزات الشمسية ، حيث يتم قياس وتسجيل البيانات الخاصة بكل تجربة (وقت التجربة(  t) ، شدة الإشع اع  الشمسي( Ib) التي تقع على منطقة فتحة المركز( Aa) ، درجة حرارة الماء( Tw) ، درجة حرارة سطح المستقبل في مكان سقوط الشعاع الشمسي المركز( Tabs) ودرجة حرارة الهواء المحيط( Tamb) وسرعة الهواء المحيط(  Vair) لحساب المعلومات المهمة للطباخ الشمسي المكافئ، وهي الكفاءة الضوئية( oη) للمركز الشمسي ، كمية الحرارة التي تتلقاها فتحة المركز الشمسي( Qs) ، مقدار الخسائر الحرارية من المستقبل عن طريق الإشعاع والحمل الحراري( Qloss)، مقدار الحرارة المفيدة التي يستخدمها المستقبل (Quseful)، كفاءة المجمع(  ηc)، الكفاءة  الحرارية الكلية( ηu) وقوة الطهي( P)). أجريت جميع التجارب من سطح المنزل في مدينة الناصرية جنوب العراق من أيلول 2020 حتى نيسان 2021.

 

 

ومن اهم النتائج: 

 

• كانت الكفاءة الضوئية لجميع المركزات الشمسية المستخدمة في هذه التجارب قريبة جدًاً من بعضها البعض بين) 66.73٪ – 69.84٪ (، ويمكن تحسين الكفاءة الضوئية من خلال تحسين نوع العاكس واستخدام مستقبل عالي الامتصاص.

• تراوحت كمية الحرارة المركزة المنعكسة من الطباخ الشمسي إلى المستقبل بين (655.365 – 2095.1 وات)، ولزيادة الحرارة المركزة إما بزيادة قطر فتحة الطباخ الشمسي أو باستخدام طباخين شمسيين.

• الخسائر الحرارية كانت بين) 48.155 – 136.7 واط (. لتقليل فقد الحرارة، يجب تقليل منطقة التركيز على سطح المستقبل الحراري أو يجب عزل جهاز استقبال الحرارة بزجاج مقاوم للحرارة لتقليل فقد الحرارة.

• الحرارة المفيدة التي استخدمها المس تقبل في هذه التجارب بين) 344.47 – 1281.45 واط (ولزيادة كمية الحرارة المفيدة بزيادة قطر طبق التركيز وكفاءته الضوئية وتقليل الفقد الحراري للمستقبل.

• أما كفاءة المجمع فكانت في حدود) 37.84٪ – 66.46٪ (. لزيادة كفاءة المجمع عن طريق زيادة قطر الفتحة والكفاءة ال بصرية وتقليل الخسائر الحرارية.

• تراوحت الكفاءة الحرارية الكلية بين) 17٪ – 52.3٪ (وتأثرت الكفاءة الحرارية الكلية بزمن الغليان وكتلة الماء ودقة تتبع الشمس ومنطقة الفتحة.

• كانت قوة الطهي لجميع الأفران المستخدمة في هذه التجربة في حدود (188.69 – 1198.5 واط).

• كان زمن غليان الماء في حدود) 540 ثانية (في حالة استخدام المكثف الشمسي بقطر 140 سم مع عاكس من رقائق الألمنيوم مع مستقبل بسعة) 1 لتر(و) 4380 ثانية (في حالة استخدام المركز الشمسي قطر) 96 سم (مع عاكس من قطع المرايا مع مستقبل حراري سعة 4 لتر.