هادی صمیمی اخیجهانی

امروزه انواع مختلفی از منابع انرژی تجدیدپذیر وجود دارد، که در بین آنها انرژی خورشیدی بیشترین استفاده را دارد. جمع کننده خورشیدی سهموی یکی از اجزای مهم سامانه های جاذب انرژی خورشیدی مانند آب شیرین کن های خورشیدی است. استحکام سازه جمع کننده یکی از عوامل مهم در طراحی و عملکرد جمع کننده های خورشیدی است. در این پژوهش یک جمع کننده خورشیدی سهموی با سطح منعکس کننده سهموی 80/1 مترمربع که قبلاً در گروه مهندسی بیوسیستم دانشگاه کردستان در ایران طراحی و ساخته شده بود برای محاسبه تأثیر وزش باد بر انحراف کانون جاذب مورد ارزیابی قرار گرفت. زاویه پیچش در انتهای میله متصل به منعکس کننده سهموی به عنوان محل ارزیابی در نظر گرفته شد. در یک آزمایش فاکتوریل 3×3 با طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار، اثر سرعت وزش باد (15 ، 22 و 30 کیلومتر بر ساعت) و موقعیت قرارگیری کلکتور (45 درجه شرقی (راست)، وسط و 45 درجه غربی (چپ)) بر زاویه پیچش در انتهای شفت نگه دارنده منعکس کننده بررسی شد. نتایج آزمایش تجربی نشان داد که برای هر سه موقعیت قرارگیری با افزایش سرعت وزش باد مقادیر زاویه پیچش در انتهای شفت افزایش می یابند. همچنین بیشینه این مقادیر در هر سرعت وزش باد به ترتیب برای حالت راست، چپ و وسط است. بیشترین مقدار زاویه پیچش برای سرعت وزش باد 30 کیلومتر در ساعت و موقعیت قرارگیری جمع کننده در حالت راست به دست آمد، که مقدار آن برای آزمایش های تجربی و نتایج تحلیل Ansys به ترتیب 3-10× 49/46 درجه و 3-10× 80/44 درجه به دست آمد و بیشترین مقدار انحراف انتهایی لوله جاذب 29/6 میلی متر برای موقعیت قرارگیری چپ به دست آمد. نتایج مربوط به توزیع تنش، کرنش، جابجایی و زاویه پیچش در انتهای میله نگه دارنده منعکس کننده سهموی نیز بیان شده است. ابتدا مدلسازی دستگاه متناسب با اندازه واقعی در نرم افزار Solidworks صورت گرفت و سپس تحلیل استاتیکی سامانه در نرم افزار Ansys انجام شد. نتایج نشان داد که برازش بسیار قویی با ضریب تبیین بالای 99% بین زاویه پیچش اندازه گیری شده از آزمایش های تجربی و تحلیل نرم افزار Ansys با میانگین خطای مطلق 55/3% وجود دارد. همچنین میزان افت بازده حرارتی با در نظر گرفتن انحراف از کانون در مدت زمان های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش مدت زمان انحراف از کانون باعث افزایش گرمای از دست رفته از سامانه می شود. در نهایت بهینه سازی سامانه برای سرعت وزش باد 124 کیلومتر درساعت (بیشترین سرعت وزش باد گزارش شده در استان کردستان طی 50 سال گذشته) و با محدودیت حداکثر جابجایی لوله جاذب (15 میلی متر) صورت گرفت. نتایج نشان داد که بعد از بهینه سازی حداکثر تغییر شکل صفحه سهموی در حدود 07/41%، بیشترین تنش در حدود 54/27%، زاویه پیچش در انتهای شفت محور گردنده صفحه سهموی در حدود 91/43% و وزن کل سازه جمع کننده در حدود 07/1% کاهش یافته است.