پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 419 |
| تعداد مقالات | 5,513 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,223,544 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,410,250 |
شبیه‌سازی انرژی، اگزرژی و اقتصادی یک گلخانه نیمه خورشیدی با راستی‌آزمایی تجربی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 20، دوره 53، شماره 3، خرداد 1400، صفحه 1677-1694 اصل مقاله (1.72 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2020.17093.6518 | ||
| نویسندگان | ||
| بهزاد محمدی1؛ سید فرامرز رنجبر* 2؛ یحیی عجب شیرچی3؛ لیلی گروسی فرشی4؛ سیما باهری اسلامی5 | ||
| 1دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
| 2دانشیار تبریز | ||
| 3دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز | ||
| 4تبریز-مهندسی مکانیک | ||
| 5دانشیار/دانشگاه تبریز | ||
| چکیده | ||
| در این مطالعه با استفاده از نرم افزار متلب، مدل‌سازی دینامیکی یک گلخانه نیمه‌خورشیدی از دیدگاه انرژی، اگزرژی و اقتصادی برای اولین بار در ایران، با توجه به مستندات علمی منتشر شده، انجام شده است. این مدل‌سازی با در نظر گرفتن تبخیر و تعرق گیاه، دمای چهار نقطه متفاوت از داخل گلخانه نیمه‌خورشیدی را پیش‌بینی کرده است. جهت راستی‌آزمایی مدل ترمودینامیکی این شبیه‌سازی، از داده‌برداری انجام شده از گلخانه نیمه‌خورشیدی ساخته شده در شهر تبریز استفاده شده است. داده‌های ثبت شده در طول آزمایش، اختلاف دمای قابل ملاحظه °C 5/19 بین هوای داخلی گلخانه و هوای بیرون را نشان داده است. مقادیر متوسط %5/97، %87، %08/6، °C2 4/213 و °C 1/2 برای توابع خطای ضریب تبیین، درصد کارایی، درصد میانگین خطای مطلق، مجموع مربعات خطا و ریشه متوسط مربعات خطا نشان‌دهنده دقت مدل‌سازی حرارتی می‌باشد. علاوه‌براین در این پژوهش، مقادیر نابودی اگزرژی در فرآیندهای انتقال حرارت گلخانه مورد تحلیل قرار گرفته است. با توجه به اینکه تولید شرایط دمایی مناسب برای رشد گیاه به عنوان هدف اقتصادی این مطالعه در نظر گرفته شده است، هزینه واحد هوای داخلی گلخانه برای بازه زمانی یک دقیقه بررسی گردیده است. با افزایش نرخ بهره از %10 به %20، هزینه واحد هوای داخل گلخانه تقریبا دو برابر شده است. استفاده از شیشه‌های دو‌جداره توانسته است نابودی اگزرژی را تا % 36/45 کاهش دهد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| گلخانه نیمه‌خورشیدی؛ تبخیر و تعرق گیاه؛ نابودی اگزرژی؛ هزینه واحد هوا | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Energy, Exergy and Economic Analysis of a Semi-solar Greenhouse with Experimental Validation | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Behzad Mohammadi1؛ Seyed Faramarz Ranjbar2؛ Yahya Ajabshirchi3؛ Leili Garousi4؛ Sima Baheri Islami5 | ||
| 1University of Tabriz | ||
| 2University of Tabriz | ||
| 3University of Tabriz | ||
| 4تبریز-مهندسی مکانیک | ||
| 5Associate Professor/ University of Tabriz | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, modeling of a semi-solar greenhouse has been done using Matlab software from the viewpoint of energy, exergy and economic, for the first time to the best of the author’s knowledge. This simulation predicts the four different point’s temperatures of the semi-solar greenhouse, considering mass and heat transfer between greenhouse components and the crop evapotranspiration. The results of the proposed modeling have evaluated by data recording from the constructed typical semi-solar greenhouse experimentally. Noticeable value of 19.5 °C has obtained for the temperature difference of the inside air and the outside air during tests. For statistical error functions of for coefficient of determination, model efficiency, mean absolute percentage error, total sum of squared error and root mean squared error average values of 97.5%, 87%, 6.08 %, 213.4°C2 and 2.1°C have been calculated which shows the acceptable accuracy of the thermodynamic analysis. Moreover, exergy destruction of heat and mass transfer processes in the greenhouse system has been inspected. Considering the aim of this study as providing suitable thermal conditions for the inside air, the greenhouse air unit cost for each time step of one minute was analyzed. The unit cost of the air inside the greenhouse increases considerably by raising the interest rate from 10% to 20%. Using the technique of double layer glass separated with air filled space as the greenhouse cover, total exergy destruction of the semi-solar greenhouse decreases about 45.36%. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Semi-solar greenhouse, Crop evapotranspiration, Exergy destruction, Air unit cost | ||
| مراجع | ||
|
[1] M. Kıyan, E. Bingöl, M. Melikoğlu, A. Albostan, Modelling and simulation of a hybrid solar heating system for greenhouse applications using Matlab/Simulink, Energy Conversion and Management, 72 (2013) 147-155. [2] E. Kondili, J. Kaldellis, Optimal design of geothermal–solar greenhouses for the minimisation of fossil fuel consumption, Applied Thermal Engineering, 26(8-9) (2006) 905-915. [3] B.M. Ziapour, A. Hashtroudi, Performance study of an enhanced solar greenhouse combined with the phase change material using genetic algorithm optimization method, Applied Thermal Engineering, 110 (2017) 253-264. [4] J. Zhang, J. Wang, S. Guo, B. Wei, X. He, J. Sun, S. Shu, Study on heat transfer characteristics of straw block wall in solar greenhouse, Energy and Buildings, 139 (2017) 91-100. [5] K.A. Joudi, A.A. Farhan, Greenhouse heating by solar air heaters on the roof, Renewable energy, 72 (2014) 406-414. [6] A. Vadiee, V. Martin, Energy analysis and thermoeconomic assessment of the closed greenhouse–The largest commercial solar building, Applied Energy, 102 (2013) 1256-1266. [7] C. Chen, H. Ling, Z.J. Zhai, Y. Li, F. Yang, F. Han, S. Wei, Thermal performance of an active-passive ventilation wall with phase change material in solar greenhouses, Applied energy, 216 (2018) 602-612. [8] H.H. Öztürk, Experimental evaluation of energy and exergy efficiency of a seasonal latent heat storage system for greenhouse heating, Energy Conversion and Management, 46(9-10) (2005) 1523-1542. [9] A. Hepbasli, A comparative investigation of various greenhouse heating options using exergy analysis method, Applied Energy, 88(12) (2011) 4411-4423. [10] H. Yildizhan, M. Taki, Assessment of tomato production process by cumulative exergy consumption approach in greenhouse and open field conditions: Case study of Turkey, Energy, 156 (2018) 401-408. [11] H.G. Mobtaker, Y. Ajabshirchi, S.F. Ranjbar, M. Matloobi, Solar energy conservation in greenhouse: Thermal analysis and experimental validation, Renewable Energy, 96 (2016) 509-519. [12] H.G. Mobtaker, et al., Investigation of north wall impact on energy consumption of east-west greenhouse, Agricultural machinery, 7(48) (2017) 350-363. In Persian. [13] M.J. Gupta, P. Chandra, Effect of greenhouse design parameters on conservation of energy for greenhouse environmental control, Energy, 27(8) (2002) 777-794. [14] S. Zarifneshat, A. Rohani, H.R. Ghassemzadeh, M. Sadeghi, E. Ahmadi, M. Zarifneshat, Predictions of apple bruise volume using artificial neural network, Computers and electronics in agriculture, 82 (2012) 75-86. [15] S.A. Bell, A beginner's guide to uncertainty of measurement, (2001). [16] H. De Zwart, Analyzing energy-saving options in greenhouse cultivation using a simulation model, De Zwart, 1996. [17] A. Defant, F. Defant, Physikalische Dynamik der Atmosphäre, Akad. Verl.-Ges., 1958. [18] J. Stoffers, Tuinbouwtechnische aspecten van de druppelprofilering bij kasverwarmings-buis, Intern rapport IMAG_DLO, Wageningen, (1989). [19] R. Van Ooteghem, Optimal control design for a solar greenhouse, systems and control, Wageningen: Wageningen University, (2007). [20] G. Van Straten, G. van Willigenburg, E. van Henten, R. van Ooteghem, Optimal control of greenhouse cultivation, CRC press, 2010. [21] C. Von Zabeltitz, Heating, in: Integrated Greenhouse Systems for Mild Climates, Springer, 2011, pp. 285-311. [22] M. Glover, G. Reichert, Convective gas-flow inhibitors, in, Google Patents, 1994. [23] T.C. Jester, Twentieth-century building materials: History and conservation, Getty Publications, 2014. [24] K.A. Joudi, A.A. Farhan, A dynamic model and an experimental study for the internal air and soil temperatures in an innovative greenhouse, Energy Conversion and Management, 91 (2015) 76-82. [25] C. Stanghellini, Transpiration of greenhouse crops: an aid to climate management, IMAG, 1987. [26] G.P. Bot, Greenhouse climate: from physical processes to a dynamic model, Landbouwhogeschool te Wageningen, 1983. [27] T. De Jong, Natural ventilation of large multi-span greenhouses, De Jong, 1990. [28] M.J. Moran, H.N. Shapiro, D.D. Boettner, M.B. Bailey, Fundamentals of engineering thermodynamics, John Wiley & Sons, 2010. [29] F. Bronchart, M. De Paepe, J. Dewulf, E. Schrevens, P. Demeyer, Thermodynamics of greenhouse systems for the northern latitudes: Analysis, evaluation and prospects for primary energy saving, Journal of environmental management, 119 (2013) 121-133. [30] D.E.R. Kenneth Wark, Thermodynamics McGraw-Hill series in mechanical engineering, ISBN-13: 978-0071168533 (1999) 954 [31] A. Bejan, G. Tsatsaronis, M. Moran, M.J. Moran, Thermal design and optimization, John Wiley & Sons, 1996. [32] V. Sethi, S. Sharma, Experimental and economic study of a greenhouse thermal control system using aquifer water, Energy Conversion and Management, 48(1) (2007) 306-319. [33] D.P. Lambe, S.A. Adams, E.T. Paparozzi, Estimating construction costs for a low-cost Quonset-style greenhouse, (2012). [34] E. Indicators, Marshall&Swift equipment cost index, Chemical engineering, 68 (2011). [35] P. Ahmadi, I. Dincer, Thermodynamic and exergoenvironmental analyses, and multi-objective optimization of a gas turbine power plant, Applied Thermal Engineering, 31(14-15) (2011) 2529-2540. [36] E. Mashonjowa, F. Ronsse, J.R. Milford, J. Pieters, Modelling the thermal performance of a naturally ventilated greenhouse in Zimbabwe using a dynamic greenhouse climate model, Solar Energy, 91 (2013) 381-393. [37] P. Sharma, G. Tiwari, V. Sorayan, Temperature distribution in different zones of the micro-climate of a greenhouse: a dynamic model, Energy conversion and management, 40(3) (1999) 335-348. [38] J. Du, P. Bansal, B. Huang, Simulation model of a greenhouse with a heat-pipe heating system, Applied energy, 93 (2012) 268-276.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 643 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,039 |
||