کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در بخش پخت و پز با استفاده از اجاق‌های خورشیدی (مطالعۀ موردی: طراحی و ساخت دو اجاق خورشیدی جعبه‌ای)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز

2 دانش ‏آموختۀ مقطع کارشناسی‏، دانشکدۀ علوم پایه، گروه فیزیک، دانشگاه قم

3 دانش ‏آموختۀ مقطع کارشناسی ‏ارشد مهندسی سیستم‏های انرژی، دانشگاه علوم و تحقیقات تهران

4 دانشجوی مقطع کارشناسی‏ ارشد، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز

5 دانش ‏آموختۀ مقطع کارشناسی ‏ارشد، دانشکدۀ مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف

6 دانشجوی مقطع دکتری، دانشکدۀ علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

7 دانش ‏آموختۀ مقطع کارشناسی ‏ارشد مهندسی نفت اکتشاف، دانشکدۀ مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان

10.22059/ije.2022.335777.1591

چکیده

بررسی‌ها نشان می‏دهند سهم قابل توجهی از مصرف انرژی به بخش پخت‌و‌پز اختصاص می‏یابد. از آنجا که بیشتر پخت‌وپز با سوزاندن گاز طبیعی یا استفاده از انرژی الکتریکی تولید‌شده با استفاده از گاز طبیعی صورت می‌پذیرد، پخت‌وپز تأثیر قابل توجه بر انتشار گازهای گلخانه‏ای دارد. از این‌رو، مقالۀ پیش رو به طراحی دو اجاق خورشیدی مستقیم از نوع جعبه‏ای می‏پردازد. اجاق طراحی‌شده می‌تواند از نظر قیمت، کارایی و مطلوبیت استفاده با اجاق‌های گازی مرسوم رقابت کند. در طراحی اجاق خورشیدی جعبه‏ای مجهز‌شده به بازتابندۀ مخروطی، امکان استقرار دابسونی فراهم شده است. این مهم سبب می‏شود تا شدت تابش خورشید به درون فضای داخلی اجاق قابل تنظیم و امکان تحقق شدت تابش بیشتر فراهم آید. در نمونۀ طراحی‌شدۀ دیگر در این مطالعه، از امکان تغییر زاویۀ صفحات بازتابنده برای انتخاب زاویۀ بهینه و در نتیجۀ آن، افزایش شدت تابش خورشیدی به فضای درونی اجاق خورشیدی استفاده شده است. هر دو اجاق خورشیدی پس از طراحی، ساخته شده‌اند. بررسی نتایج عملی نشان می‏دهد در اوایل مهرماه، هر دو اجاق خورشیدی امکان رساندن دمای آب از 20 به 80 طی مدت زمان نزدیک به  3000 را دار‌ند، اما اجاق خورشیدی مجهز به بازتابندۀ مخروطی و استقرار دابسونی، امکان تحقق دماهای بیشتر نسبت به اجاق خورشیدی مجهز به صفحات متحرک و ثابت را فراهم می‏آورد. این مهم را می‏توان به دلیل نسبت مساحت بیشتر صفحات بازتابنده به حجم اجاق و امکان قرارگیری در موقعیت بهتر جهت دسترسی به تابش بیشتر خورشیدی به سطح اجاق دانست.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Reducing Greenhouse Gas Emissions in the Cooking Sector Using Solar Cookers: A Case Study of Designing and Manufacturing Two Box Cookers

نویسندگان [English]

  • ََAmirhossein Fathi 1
  • Mohammadbagher Rabbani 2
  • Amirmehdi Komarizadeh 3
  • Roxana Ehyaee 4
  • Mohammad Salehi 5
  • kianoosh choubineh 6
  • laleh Ghahremani 7
1 School of mechanical engineering, Shiraz university, Shiraz, Iran
2 Department of Physics, Qom University, Qom, Iran
3 Department of Energy Engineering, Islamic Azad University Science and Research Branch, Tehran, Iran
4 School of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
5 Department of Energy Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
6 Department of Renewable Energies and Environment, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran
7 Department of Mining Engineering, Isfahan University of Technology. Isfahan.Iran
چکیده [English]

This paper is about the design of two direct solar box cookers. One is equipped with a Dobson pitch and cone reflector and the other with a moving reflector and fixed plate. Their performance is assessed compared with a simple cooker. Apart from adding radiation reflecting plates into the inside, the outside part is also covered with these plates. The Dobson pitch gives the control of radiation into the box. Besides, changing the plates angle to reach the optimum increases this control. After the in-depth planning phase, these two cookers are manufactured. In early September, they can raise water temperature from 20 to 80 Centigrade in 30000 seconds. The one with the Dobson pitch and cone reflector could go higher because of its more reflecting areas than its whole area.
Key Words: Solar Box Cooker, Reflecting Plate, Cone Reflector, Higher Efficiency, Faster Cooking
Design and Construction of Two Solar Box Cookers

کلیدواژه‌ها [English]

  • Solar Box Cooker
  • Reflecting Plate
  • Cone Reflector.Fast Cooking
  • Reducing greenhouse gas emissions
  • International Energy Agency. Korea 2020 Energy Policy Review. 2018.
  • SM Engineering. Energy Management For Office. 2017. p. 1.
  • Wang H, Huang J, Song M, Yan J. Effects of receiver parameters on the optical performance of a fixed-focus Fresnel lens solar concentrator/cavity receiver system in solar cooker. Appl Energy. 2019;237:70–82.
  • Cuce PM. Box type solar cookers with sensible thermal energy storage medium: A comparative experimental investigation and thermodynamic analysis. Sol Energy. 2018;166:432–40.
  • Zubi G, Spertino F, Carvalho M, Adhikari RS, Khatib T. Development and assessment of a solar home system to cover cooking and lighting needs in developing regions as a better alternative for existing practices. Sol Energy. 2017;155:7–17.
  • Esen M. Thermal performance of a solar cooker integrated vacuum-tube collector with heat pipes containing different refrigerants. Sol Energy. 2004;76(6):751–7.
  • Kumaresan G, Santosh R, Raju G, Velraj R. Experimental and numerical investigation of solar flat plate cooking unit for domestic applications. Energy. 2018;157:436–47.
  • Kumar S, Kumar A, Yadav A. Experimental investigation of a solar cooker based on evacuated tube collector with phase change thermal storage unit in Indian climatic conditions. Int J Renew Energy Technol. 2018;9(3):310–36.
  • González-Avilés M, Urrieta OR, Ruiz I, Cerutti OM. Design, manufacturing, thermal characterization of a solar cooker with compound parabolic concentrator and assessment of an integrated stove use monitoring mechanism. Energy Sustain Dev. 2018;45:135–41.
  • Muthusivagami RM, Velraj R, Sethumadhavan R. Solar cookers with and without thermal storage—a review. Renew Sustain Energy Rev. 2010;14(2):691–701.
  • Hottel HC, Woertz BB. The performance of flat-plate solar heat collectors. In: Renewable Energy. Routledge; 2018. p. 324–55.
  • Singh HR, Sharma D, Soni SL. Dissemination of Sustainable Cooking: A Detailed Review on Solar Cooking System. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing; 2021. p. 12011.
  • Telkes M. Solar cooking ovens. Sol Energy. 1959;3(1):1–11.
  • Löf GOG. Recent investigations in the use of solar energy for cooking. Sol Energy. 1963;7(3):125–33.
  • Nkhonjera L, Bello-Ochende T, John G, King’ondu CK. A review of thermal energy storage designs, heat storage materials and cooking performance of solar cookers with heat storage. Renew Sustain Energy Rev. 2017;75:157–67.
  • Guidara Z, Souissi M, Morgenstern A, Maalej A. Thermal performance of a solar box cooker with outer reflectors: Numerical study and experimental investigation. Sol Energy. 2017;158:347–59.

 

  • Saxena A, Agarwal N. Performance characteristics of a new hybrid solar cooker with air duct. Sol Energy. 2018;159:628–37.
  • Kumar A, Shukla SK, Kumar A. Heat loss analysis: An approach toward the revival of parabolic dish type solar cooker. Int J Green Energy. 2018;15(2):96–105.
  • Abu-Hamdeh NH, Alnefaie KA. Assessment of thermal performance of PCM in latent heat storage system for different applications. Sol Energy. 2019;177:317–23.
  • Abu-Hamdeh NH, Alnefaie KA. Design considerations and construction of an experimental prototype of concentrating solar power tower system in Saudi Arabia. Energy Convers Manag. 2016;117:63–73.
  • Hosseinzadeh M, Faezian A, Mirzababaee SM, Zamani H. Parametric analysis and optimization of a portable evacuated tube solar cooker. Energy. 2020;194:116816.

 

  • Omara AAM, Abuelnuor AAA, Mohammed HA, Habibi D, Younis O. Improving solar cooker performance using phase change materials: A comprehensive review. Sol Energy. 2020;207:539–63.
  • Bhave AG, Kale CK. Development of a thermal storage type solar cooker for high temperature cooking using solar salt. Sol Energy Mater Sol Cells. 2020;208:110394.
  • Herez A, Ramadan M, Khaled M. Review on solar cooker systems: Economic and environmental study for different Lebanese scenarios. Renew Sustain Energy Rev. 2018;81:421–32.
  • Fortuna LM, Diyamandoglu V. Disposal and acquisition trends in second-hand products. J Clean Prod. 2017;142:2454–62.
  • Fortuna LM, Diyamandoglu V. Optimization of greenhouse gas emissions in second-hand consumer product recovery through reuse platforms. Waste Manag. 2017;66:178–89.
دوره 9، شماره 1
فروردین 1401
صفحه 143-155
  • تاریخ دریافت: 01 دی 1400
  • تاریخ بازنگری: 30 بهمن 1400
  • تاریخ پذیرش: 27 اسفند 1400
  • تاریخ اولین انتشار: 01 فروردین 1401