بهینه سازی چند تابع هدف (nsga) گردآورنده های حرارتی فتوولتائیک خورشیدی بر اساس مفهوم اکسرژی
Abstract
در این رساله، بهینه سازی چند تابع هدف یک گردآورنده فتوولتائیک حرارتی (pv/t) خورشیدی انجام شده است. بدین منظور، یک تحلیل انرژی و اکسرژی مفصل برای محاسبه پارامترهای حرارتی و الکتریکی، راندمان انرژی کلی، مولفه های اکسرژی و راندمان اکسرژی یک گردآورنده pv/t نمونه انجام شده است. پارامترهای حرارتی و الکتریکی گردآورنده pv/t شامل دمای سلول خورشیدی، دمای سطح زیرین تدلار، دمای سیال خروجی، ولتاژ مدار باز، جریان اتصال کوتاه، ولتاژ و جریان در نقطه توان ماکزیمم و غیره می باشند. برخی تصحیحات روی ضرایب اتلاف حرارت مربوطه صورت گرفته است و یک مدل الکتریکی بهبودیافته برای پیش بینی پارامترهای الکتریکی گردآورنده pv/t استفاده شده است. علاوه بر این یک معادله جدید برای راندمان اکسرژی گردآورنده pv/t بر حسب پارامترهای حرارتی، الکتریکی، طراحی و جوی به دست آمده است. یک برنامه شبیه ساز کامپیوتری جهت انجام محاسبات حرارتی و الکتریکی نیز توسعه داده شده است. همچنین اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی کامپیوتری با نتایج آزمایشگاهی گذشتگان و سیستم گردآورنده pv/t ساخته شده در گروه مهندسی مکانیک دانشگاه سیستان و بلوچستان انجام شده است. تحلیل حساسیت گردآورنده pv/t برای یافتن پارامترهای حساس بر عملکرد انرژی و اکسرژی آن انجام شده است و دو پارامتر سرعت سیال ورودی و ارتفاع مجرای جریان به عنوان پارامترهای حساس بر عملکرد انرژی و اکسرژی گردآورنده pv/t به دست آمدند. در انتها بهینه سازی چند تابع هدف سیستم گردآورنده pv/t با انتخاب توابع هدف چندگانه همچون راندمان کلی انرژی، راندمان اکسرژی، تابع حساسیت انرژی و اکسرژی سیستم صورت گرفته است و بازه بهینه تغییرات سرعت سیال ورودی و ارتفاع مجرای جریان و توابع هدف در جبهه پارتوی بهینه معرفی شده اند. مطالعات پارامتری نیز انجام شده است. بررسی ها نشان می دهند که نتایج شبیه سازی کار حاضر در توافق خوبی با داده های آزمایشگاهی می باشد و به واسطه انجام تصحیحات روی مدل حرارتی و الکتریکی، از نتایج شبیه سازی دیگران دقیق تر می باشد. در محدوده سرعت سیال ورودی کمتر از m/s3 معادله راندمان اکسرژی کار حاضر در توافق نسبتاً خوبی با معادله راندمان اکسرژی کار گذشتگان است. استفاده از توابع حساسیت در بهینه سازی چند تابع هدف برای گردآورنده pv/t مورد بررسی مطلوب نیست. ولی استفاده از تحلیل حساسیت برای انتخاب جواب های بهینه غیرحساس از منظر انرژی یا منظر اکسرژی روی نتایج بهینه سازی دو تابع هدف راندمان انرژی کلی و راندمان اکسرژی مناسب می باشد.