مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :
تقویت سیستم‌های کلکتور حرارتی خورشیدی برای تولید آب گرم از طریق بهینه‌سازی چند هدفه مبتنی بر یادگیری ماشین محور با مواد تغییر فاز دهنده (PCM)
چکیده
ذخیره و تامین انرژی در سیستم‌های کلکتور حرارتی خورشیدی به شدت به مواد تغییر فاز دهنده (PCM) وابسته است. تعیین مقادیر مناسب برای زمان تخلیه انرژی (tPCM) مقدار خالص انرژی ذخیره شده (Qnet) در PCMها به منظور افزایش کارایی کلکتورهای حرارتی خورشیدی بسیار مهم است. برای این پژوهش یک الگوریتم تکاملی چند هدفه مبتنی بر تجزیه(MOEA/D) را برای فرآیند بهینه‌سازی با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌ساز MATLAB پیاده‌سازی شد. یافته‌های شبیه‌سازی نشان می‌دهد که در شرایط ایده آل که tPCM بزرگ و Qnet کم است، این دو تابع هدف به طور معکوس به یکدیگر مرتبط هستند. با توجه به تجزیه و تحلیل چگونگی تأثیر پارامترهای ورودی بر توابع هدف، جرم PCM به حداقل می‌رسد و نرخ جریان جرمی آب ورودی در شرایط ایده‌آل افزایش می‌یابد. رابطه بین قطر داخلی لوله و تابع هدف tPCM نشان می‌دهد که افزایش قطر لوله با افزایش زمان تخلیه انرژی مطابقت دارد. مقدار انرژی ذخیره شده در PCM زمانی افزایش می‌یابد که پارامترهای سیستم ثابت نگه داشته شوند در حالی که قطر لوله افزایش یابد. علاوه بر این اثرات چندین ماده PCM جامد را بر زمان تخلیه و انرژی ذخیره شده مورد بررسی قرار گرفت.
نتیجه‌گیری
سیستم‌های کلکتور حرارتی ظرفیت ذخیره و عرضه انرژی قابل توجهی دارند. این پژوهش بر استفاده از مواد تغییر فاز دهنده برای ذخیره انرژی خورشیدی در طول روز تمرکز دارد. PCMها گرمای نهان یا محسوس را جذب نموده و آنها را قادر می‌سازند که انرژی خورشیدی را به طور موثر ذخیره نمایند. عملکرد کلکتور حرارتی خورشیدی با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی چند هدفه MOEA/D، با در نظر گرفتن توابع هدف زمان تخلیه انرژی و انرژی ذخیره‌شده خالص در PCM بهینه‌سازی می‌شود. بررسی نشان می‌دهد که افزایش قطر داخلی لوله در سیستم کلکتور منجر به افزایش زمان تخلیه انرژی PCM می‌شود. در نتیجه، دسترسی به گرما در طول شب طولانی می‌شود. رابطه بین tPCM و قطر لوله غیرخطی است و با قطرهای بالاتر حساسیت بیشتری نسبت به زمان تخلیه انرژی در مقایسه با قطرهای کوچکتر نشان می‌دهد. هر دو تابع هدف tPCM و Qnet، تغییرات خطی مربوط به ناحیه تماس را نشان می‌دهند. تغییرات در این توابع به طور مستقیم با پارامتر مساحت مرتبط است. تجزیه و تحلیل انرژی ذخیره شده خالص در PCM برای قطرهای مختلف لوله یک روند افزایشی غیرخطی را نشان می‌دهد. ثابت نگهداشتن شرایط سیستم در حین افزایش قطر لوله منجر به ذخیره انرژی بالاتر در PCM می شود. Qnet به تغییرات در قطر لوله داخلی، به ویژه در قطرهای بزرگتر حساستر است. در نتیجه انتخاب دقیق قطر لوله هنگام استفاده از مخازن بزرگ در یک سیستم کلکتور بسیار مهم است، زیرا به طور قابل توجهی بر میزان انرژی ذخیره شده تأثیر می‌گذارد.
Reference:
Assareh, Ehsanolah, et al. "Enhancing solar thermal collector systems for hot water production through machine learning-driven multi-objective optimization with phase change material (PCM)." Journal of Energy Storage 73 (2023): 108990.
https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108990
ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم‌زاده
