امروزه، یکی از راه های تأمین انرژی استفاده از سیستم های حرارتی و سیستم های فتوولتائیک می باشد. یکی از مهم ترین مشکلات استفاده از سیستم های فتوولتائیک راندمان پایین تبدیل انرژی الکتریکی سلول های خورشیدی است. علاوه بر این، با افزایش دما از حد مشخصی راندمان الکتریکی این سیستم ها کاهش می یابد. انعکاس تشعشع خورشیدی از سطح پانل خروجی الکتریکی پانل را 8 تا 15 درصد کاهش می دهد. یکی از راه های افزایش راندمان سیستم فتوولتائیک خنک کاری پانل می باشد. در کار حاضر، یک سیستم فتوولتائیک ترکیبی طراحی شده است که با فیلم نازکی از آب خنک می شود و فرض می شود از آب گرم شده در یک سیستم جانبی استفاده شود. آزمایش برای بررسی عملکرد سیستم ترکیبی و هم چنین یک سیستم فتوولتائیک مرجع در شرایط و زمان های مشابه انجام شده است. نتایج حاصل از اندازه گیری های صورت گرفته نشان می دهند که دمای پانل فتوولتائیک در سیستم ترکیبی، کم تر از دمای پانل مرجع است. هم چنین، راندمان الکتریکی سیستم ترکیبی بیش از سیستم مرجع می باشد. با فرض این که حرارت خارج شده از پانل فتوولتائیک هدر نرود، راندمان کلی سیستم ترکیبی بالاتر از راندمان سیستم مرجع می باشد. هم چنین یک تحلیل تئوری از موازنه ی انواع انرژی و افت ها برای پانل و فیلم آب انجام شده است. نتایج حاصل از مدل-سازی تئوری، مربوط به دمای سطح پانل و آب در پایین سطح پانل، موافق با نتایج کار تجربی می باشد. مقایسه ی راندمان اگزرژی سیستم مرجع و سیستم ترکیبی نشان دهنده ی راندمان اگزرژی بالاتر در سیستم ترکیبی است.

یکی از مهمترین پارامتر‏های موثر بر عملکرد کلکتور‏های صفحه تخت، میزان تابش ‏رسیده به سطح کلکتور می‏باشد. افزایش شدت تابش ورودی به سطح کلکتور موجب افزایش ‏دمای صفحه جاذب و در نتیجه افزایش بیشتر دمای سیال عبوری از کلکتور می شود. در این ‏مطالعه اثر استفاده از بازتابنده های تخت از جنس استیل 304 نصب شده با زاویه ثابت در بالا ‏و پایین کلکتور و با زاویه متغیر در چپ و راست کلکتور صفحه تخت و همچنین اثر استفاده ‏از عدسی‏ها به عنوان متمرکزکننده، به طور تجربی و تحلیلی بررسی شده است. در بخش ‏تجربی و برای پنج وضعیت کلکتور مرجع، با بازتابنده ها با تغییر زاویه منظم بازتابنده های ‏کناری ، به همراه بازتابنده‏ها با زاویه‏ی بهینه، با بازتابنده‏ها با زاویه‏ی بهینه به همراه عدسی‏ها ‏و تنها به همراه عدسی‏ها، آزمایش ها طی پنج دوره‏ی مجزا در تابستان 1390 انجام شده ‏است. شار تشعشعی ورودی، دمای صفحه‏ی جاذب کلکتور، دمای پوشش کلکتور، دمای آب ‏خروجی از کلکتور و ورودی به آن و دمای سیال داخل مخزن ذخیره اندازه گیری شده است. ‏نتایج حاصل از آزمایش ها و محاسبات انجام شده در ساعات مختلف روز بهبود قابل ‏ملاحظه‏ای را در بازده برای وضعیت استفاده از تجهیزات نصب شده نشان می دهد. به‏کارگیری ‏بازتابنده‏های کناری با زاویه‏ی بهینه موجب افزایش بیشتر بازده تجربی نسبت به حالتی که از ‏بازتابنده‏های کناری با تغییر زاویه‏ی منظم استفاده شود، شده است. به عنوان نمونه میزان ‏انرژی مفید دریافتی در ساعت 13 با به‏کارگیری بازتابنده‏ها با زاویه‏های بهینه نسبت به ‏سیستم مرجع حدود %106 و نسبت به حالتی که از بازتابنده‏های کناری با تغییر زاویه‏ی ‏منظم استفاده شود حدود %6/34 افزایش را نشان داده است. استفاده از عدسی‏ها نیز موجب ‏بهبود بازده سیستم شده است اما تأثیر استفاده از بازتابنده‏ها بیشتر است.‏

انتقال حرارت تابشی در تجهیزات صنعتی نظیر کوره ها، بویلرها، مبدل های حرارتی دما بالا و عملیات حرارتی سهم قابل توجهی از میزان انتقال حرارت کلی را به خود اختصاص می دهد. با توجه به حضور گازهای گرم جاذب و ناشر تابش در این تجهیزات و پیچیدگی خواص تابشی گازها نیاز به استفاده از یک روش دقیق و در عین حال سریع برای مدل سازی خواص گازها مشهود است. علاوه بر این حل مسایل تابش در محیط فعال، نیازمند حل معادله انتقال تابشی می باشد که یک معادله انتگرالی دیفرانسیلی است. در این پایان نامه معادله انتقال تابشی در یک هندسه مکعب مستطیلی با استفاده از روش جهات گسسته حل شده است. به منظور مدل سازی وابستگی طیفی خواص تابشی گاز، از روش مجموع وزنی گازهای خاکستری استفاده شده است. علاوه بر حل مساله فوق در حالت سه بعدی و برای میدان دماهای معلوم و مجهول، به حل و صحه گذاری مسایل یک بعدی و دو بعدی نیز پرداخته شده است.

بیشترین میزان اتلاف حرارت در بویلر، هنگام خروج گازهای داغ از دودکش آن روی می دهد. وظیفه اصلی اکونومایزر، بازیافت این حرارت است. برخی از اکونومایزرها، به گونه ای طراحی شده اند که در آنها گرمایش آب، از طریق برقراری تماس مستقیم بین گازهای داغ خروجی از بویلر و آب، صورت می گیرد و سوپرمایزر نام دارند. امتیازات زیر، سوپرمایزر را از سایر اکونومایزرها، متمایز می سازد: 1. سوپرمایزر می تواند دمای گازهای داغ را به دمایی کمتر از نقطه شبنم آن رسانده و منجر به مایع شدن بخار آب موجود در گاز شود. این فرایند دارای دو مزیت است: • گرمای نهان تبخیر حاصل از چگالش بخار آب موجود در گازهای خروجی، می تواند بازیافت شود. • بخار آب موجود در گاز داغ که از بویلر خارج و تلف می شد، ذخیره می شود. 2. سوپرمایزر می تواند برخی از آلاینده های جوی مثل مونو اکسید کربن را کاهش دهد. به منظور بررسی قابلیتهای سوپرمایزر که به آنها اشاره شد، در این پروژه، یک نمونه سوپرمایزر ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. سپس، داده های حاصل از آزمایش با نتایج محاسباتی، مقایسه شده است. نتایج حاصل، حاکی از راندمان حرارتی بالا و تأثیر عمده سوپرمایزر در زمینه کاهش آلاینده ها است. روند محاسباتی ارایه شده در پروژه حاضر، می تواند به عنوان راهنمایی برای طراحی اولیه یک سوپرمایزر به کار گرفته شود.

در دهه های اخیر توجه به احتراق سوخت های هیدروکربنی در محیط متخلخل بی اثر به شکل چشم گیری افزایش یافته است و علت آن مزایایی است که این نوع از احتراق دارد. مانند انتقال حرارت بالا به واسطه تشعشع، گرمادهی همگن، بازده احتراق بسیار بالا و میزان انتشار کم آلاینده ها در این تحقیق جریان احتراقی در محیط متخلخل در دو حالت آرام و آشفته به صورت عددی شبیه سازی شده است. روش عددی مورد استفاده برای حل دسته معادلات دیفرانسیلی مشتق جزئی روش حجم محدود می باشد.ضرایب براساس روش تفاضلی هیبرید محاسبه می شوند و محاسبه میدانهای سرعت و فشار با استفاده از شبکه جابه جا شده و الگوریتم simple انجام شده است برای مدل کردن آشفتگی از روش £-k استاندارد منطبق با شرایط محیط متخلخل استفاده شده است ابتدا جریانهای آرام و آشفته در داخل محیط متخلخل در حالات مختلف به منظور شناخت خصوصیات جریان و پس از آن یک احتراق آرام شعله پیش آمیخته داخلی در محیط متخلخل به منظور آشنایی با جنبه های مختلف این پدیده شبیه سازی شده و نتایج حاصل ضمن مقایسه با نتایج موجود، مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته اند. سپس احتراق در یک مشعل متخلخل آزمایشگاهی و مورد استفاده در دو حالت آرام و آشفته، توسط کد عددی به صورت کامل شبیه سازی شده است. در این قسمت خصوصیات احتراق در دو حالت آرام و آشفته، چگونگی توزیع دماهای جامد و گاز ساختار شعله، چگونگی پایداری شعله و اثر پارامترهای محیط متخلخل در حالات مختلف تحلیل شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. احتراق آشفته در محیط متخلخل مبحث جدیدی است و به اثرات آشفتگی در این نوع احتراق در تحقیقات اخیر بسیار کم پرداخته شده است.