مدل‌سازي رياضي نيروگاه دودكش خورشيدي براي وضعيت آب‌وهوايي شهر سمنان

Mathematical Modeling of Solar Chimney Power Plants in Semnan City

در اين مقاله، يك مدل رياضي براي بررسي عملكرد و توليد توان در يك نيروگاه دودكش خورشيدي در وضعيت آب‌وهوايي شهر سمنان توسعه داده شده است. با استفاده از اين مدل رياضي، ميزان توان توليدي يك نيروگاه دودكش خورشيدي، براي وضعيت آب‌وهوايي سمنان بررسي شده است. ابتدا معادلات حاكم بر نيروگاه نوشته شده سپس مجموعه معادلات و روابط كمكي مرتبط با استفاده از روش‌هاي تكرار مبتني بر سعي و خطا حل شدند. براي بررسي صحت و دقت مدل از داده‌هاي اندازه‌گيري‌شده نيروگاه مانزانارس اسپانيا و نتايج موجود در ادبيات كار استفاده شده است. نتايج اين مطالعه نشان مي‌دهد نيروگاه دودكش خورشيدي در وضعيت آب‌وهوايي شهر سمنان عملكرد مناسبي دارد، توان ماكزيمم در سه مقطع زماني براي شهر سمنان، از توان نيروگاه مانزانارس كمتر است، اما اين اختلاف كم است. ماه فرودين با توان 26/49 كيلووات، بيشترين توان را در سه تاريخ به خود اختصاص داده است، به‌ازاي هر 5 درجه افزايش دماي ورودي كلكتور، توان نيروگاه تقريباً 3 درصد كاهش مي‌يابد. از ميان ابعاد هندسي نيروگاه، تغيير ارتفاع دودكش تاثير بيشتري بر توان دارد، در بين پارامترها، شدت تشعشع بيشترين تاثير را بر توان نيروگاه دارد.

In this paper, by using a mathematical model, potential for power generation of a Solar Chimney Power Plant (SCPP), has been studied in Semnan city conditions. Conceptual model of solar chimney power plant was developed. Governing equations were developed for a solar chimney power plant based on the conceptual model. The iteration technique (try and error) is applied for solving the mathematical model. Mathematical model was validated by experimental data obtained from Manzanares plant and also data existed in the literature. Then model was run for different weather conditions in Semnan city. Given results showed that generated power in Semnan city conditions is lower than in Manzanares plant at the different selected times. In April this power plant produces power of 49 kW. When inlet temperature at collector inlet is increased 5 °C, the generated power of plants is decreased approximately by 3%. Among the geometric dimensions of the plant, Chimney height has the most influence on generated power. Also it was found that radiation has the most influence on power plants performance.