دانلود پایان نامه : بررسی عددی تاثیر ذرات نانو در مواد تغییر فاز دهنده در یک محفظه بسته مربعی سه بعدی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع ارشد مهندسی مکانيک

گرایش : تبديل انرژي

عنوان : بررسی عددی تاثیر ذرات نانو در مواد تغییر فاز دهنده در یک محفظه بسته مربعی سه بعدی

دانشگاه مازندران

دانشکده مکانيک

 

پايان نامه کارشناسي ارشد

گرايش تبديل انرژي

  عنوان

بررسی عددی تاثیر ذرات نانو در مواد تغییر فاز دهنده در یک محفظه بسته مربعی سه بعدی

استاد راهنما

دکتر علي­اکبر رنجبر

استاد مشاور

دکتر سید فرید حسینی­زاده

اسفند  1388

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکيده :

افزايش انتقال حرارت و همچنين افزايش راندمان سیستم های ذخیره کننده انرژي با توجه به محدوديت منابع طبيعي و با هدف كاهش هزينه­ها همواره يكي از اساسي ترين دغدغه­هاي مهندسين و محققين بوده است. اين امر به خصوص در سيالات به دليل كوچكي ضريب رسانش حرارتي از اهميت بيشتري برخوردار است. يكي از مهمترين راه­هاي دستيابي به اين امر ،كه در سال­هاي اخير به آن توجه زيادي شده، افزودن ذرات جامد با رسانش حرارتي بالا در ابعاد نانو مي باشد. انتقال حرارت به همراه تغییر فاز در بسیاری از کاربردها بويژه در سیستم­های ذخیره انرژی حرارتی از اهميت فوق العاده­ای برخوردار است. در این واحد­های ذخیره انرژی، هدف استفاده از گرمای نهان ذوب در طول فرایند تغییر فاز است. هدف از اين تحقيق بررسي اثر افزودن  ذرات نانو به سیال تراکم ناپذیر پایه در انتقال حرارت و تغییر فاز ماده می باشد. در اين تحقيق از یک سيال پايه­ي آب و چهار نوع نانو ذره­ي جامد مس (Cu)، آلومینیم (Al)، TiO2 و اکسيد آلومينيم (Al2O3) براي شش نسبت حجمي متفاوت (2/0، 15/0، 1/0، 05/0، 025/0، 0=φ) استفاده شده است. جريان آرام و در محدوده فرض بوزينسک در نظر گرفته شده و نتايج براي سه عدد گراشف 105، 106 و 107 ارائه گرديده است. با استفاده از نرم افزار FLUENT مدلسازي تغییر فاز در جريان آرام سيال انجام شده است و افزودن ذرات نانو به سیال پایه با نوشتن UDF صورت پذیرفته است. نتايج نشان داده است که وجود نانو ذرات معلق در سيال باعث افزايش نرخ انتقال حرارت و کاهش زمان لازم برای انجماد کامل سیال مي­شود. همچنين نتايج نشان داده است که عدد ناسلت قبل از شروع تغییر فاز با افزايش نسبت حجمي ذرات نانو افزايش مي­يابد. همچنین افزودن ذرات مس در ابعاد نانو نسبت به افزودن دیگر ذرات نانو به سیال پایه زمان لازم برای انجماد کامل را بیشتر کاهش می دهد. مقايسه­ي نتايج حاصل از حل جريان با تحقیقات پيشين نشان دهنده­ي همخواني قابل قبول اين نتايج مي­باشد.

واژه‌هاي کليدي: انتقال حرارت (Heat Transfer)، نانوسِيال (Nanofluid)، تراکم­ناپذير(Incompressible) ، حفره (Cavity)، نسبت منظری (Aspect Ratio)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                   شماره صفحه

 

فصل اول. 1

مقدمه. 1

1-1        مقدمه. 1

1-3 نانو تكنولوژي.. 4

1-3-1 چرا «نانو» تكنولوژي؟. 5

1-4 تاريخچه نانو فناوري.. 5

1-5 كاربرد نانو سيالات.. 6

1-6 روش­هاي ذخيره انرژي.. 7

1-6-1 ذخيره انرژي به صورت مکانيکي.. 7

1-6-2 ذخيره الکتريکي.. 7

1-6-3-1 ذخيره گرماي محسوس… 8

1-6-3-2 ذخيره گرماي نهان. 8

1-6-3-3 ذخيره انرژي ترموشيميايي.. 8

1-7 ويژگي­هاي سيستم ذخيره نهان.. 10

1-8 ويژگي­هاي مواد تغيير فاز دهنده. 10

1-10-1-1 پارافين­ها 12

1-10-1-2 غير پارافين‌ها 13

1-10-2 مواد تغيير فاز دهنده غيرآلي.. 14

1-10-2-1 هيدرات­هاي نمک.. 14

1-10-2-2 فلزات.. 15

1-10-3 اوتکتيک­ها 15

1-11 کپسوله کردن مواد تغيير فاز دهنده. 15

1-12 سيستم‌هاي ذخيره انرژي حرارتي.. 17

1-12-1 سيستم‌هاي گرمايش آب خورشيدي.. 17

1-13 کاربرد­هاي مواد تغيير فاز دهنده در ساختمان.. 17

1-14 کاربرد مواد تغيير فاز دهنده در ديگر زمينه ها 18

1-15  تکنیک­های افزایش کارایی سیستم ذخیره­ساز انرژی.. 19

1-15-1 استفاده از سطوح گسترش یافته. 19

1-15-2 استفاده از شبکهای از PCMها در سیستم. 20

1-15-3 افزایش هدایت حرارتی PCM.. 21

1-15-4 میکروکپسوله کردن PCM.. 23

فصل دوم. 25

پیشینه موضوع و تعریف مسئله. 25

2-1- مقدمه. 25

2-2- روش­هاي مدلسازي جريان نانوسيال. 25

2-3- منطق وجودي نانو سيالات.. 28

2-4- پارامترهاي انتقال حرارت در نانوسيالات.. 31

2-4-1- انباشتگي ذرات.. 31

2-4-2- نسبت حجمي ذرات نانو. 32

2-4-3- حرکت براوني.. 33

2-4-4- ترموفورسيس… 33

2-4-5- اندازه نانوذرات.. 34

2-4-6- شکل نانوذرات.. 34

2-4-7- ضخامت لايه سيال بين ذرات نانو. 35

2-4-8- دما 36

2-5- انواع نانو ذرات.. 36

2-5-1- نانو سيالات سراميكي.. 36

2-5-2- نانو سيالات فلزي.. 37

2-5-3- نانو سيالات، حاوي نانو لوله هاي كربني و پليمري.. 38

2-6- نظريه هايي بر نانو سيالات.. 39

2-6-1- روابط تئوري ارائه شده در زمينه ضريب رسانش حرارتي موثرنانوسيال. 39

2-6-2- کارهاي تجربي انجام شده در زمينه ضريب رسانش حرارتي موثر نانوسيال. 43

2-6-3- کارهاي تجربي انجام شده در زمينه ويسکوزيته موثر نانوسيال. 44

2-7- کارهاي تجربي انجام شده در زمينه­ي انتقال حرارت در نانوسيال. 44

2-8- کارهاي عددي انجام شده در زمينه­ي انتقال حرارت در نانوسيال درداخل حفره‌ی مربعي   45

2-9- کارهاي انجام شده در زمينه­ي تغییر فاز ماده. 45

2-10- تعریف مسئله. 48

فصل سوم. 49

معادلات حاکم و روشهاي حل.. 49

3-1 فرض پيوستگي.. 49

3-2- معادلات حاکم بر رژيم آرام سيال خالص… 50

3-3- مدل بوزينسک… 51

3-4- خواص نانوسيال. 51

3-5 – معادلات حاکم بر تحقیق حاضر. 52

3-6- شرايط مرزي و اوليه. 53

3-7- روش بررسی تغییر فاز در این پژوهش… 54

3-7-1 تغيير فاز با مرز مجزا 54

3-7-2 تغيير فاز آلياژها 54

3-7-3 تغيير فاز پيوسته. 54

3-8- معادلات حاکم بر روش آنتالپی.. 56

3-8-1 معادله حاكم بر انتقال حرارت بر پايه روش آنتالپي.. 56

3-8-2 معادلات نهايي حاكم بر انتقال حرارت بر پايه روش آنتالپي تعميم يافته. 58

3-9  مروري بر روش­هاي عددي.. 61

3-9-1  روش حل تفکيکي.. 62

3-9-2 روش حل پيوسته. 64

3-9-3 خطي سازي: روش ضمني و روش صريح. 65

3-9-4 انتخاب حل کننده 67

3-10  خطي سازي.. 69

3-10-1 روش بالادست مرتبه اول. 70

3-10-2  روش بالادست توان-پيرو 70

3-10-3 روش بالادست مرتبه دوم. 72

3-10-4 روش QUICK. 73

3-11  شکل خطي شده معادله گسسته شده. 74

3-12 مادون رهايي.. 75

3-13  حل کننده تفکيکي.. 75

3-13-1  گسسته سازي معادله ممنتوم. 75

3-13-1-1 روش درونيابي فشار 76

3-13-2  گسسته سازي معادله پيوستگي.. 77

4-13-3 پيوند فشار- سرعت.. 78

3-13-3-1 SIMPLE. 79

3-13-3-2 SIMPLEC. 80

3-13-3-3 PISO.. 80

3-14  انتخاب روش گسسته سازي.. 81

3-14-1  مرتبه اول و مرتبه دوم. 81

3-14-2 روش هاي توان- پيرو و QUICK. 82

3-14-3  انتخاب روش درونيابي فشار 82

3-15  انتخاب روش پيوند فشار- سرعت.. 83

3-15-1  SIMPLE و SIMPLEC. 83

3-15-2  PISO.. 84

3-17 مدلسازي­هاي وابسته به زمان.. 84

3-17-1 گسسته سازي وابسته به زمان. 85

3-17-2 انتگرال گيري زماني ضمني.. 85

3-17-3 انتگرال­گيري زماني صريح. 86

3-17-4  انتخاب اندازه بازه زماني.. 87

3-18 انتخاب روش­هاي حل.. 87

3-19 شبکه بندی و گام زمانی.. 89

3-19-1 آزمون عدم وابستگی نتایج به تعداد نقاط شبکه و گام زمانی.. 89

3-20- مراحل حل مسئله. 91

فصل چهارم. 92

بررسي نتايج عددي.. 92

4-1 اعتبار سنجي مسئله. 93

4-2  اثر افزودن نانو ذرات.. 98

4-3 بررسی اثر افزودن ذرات نانو در مدل­های گفته شده در قسمت اعتبار سنجی   114

فصل پنجم. 124

5-1 نتیجه گیری.. 124

5-2 فعاليت های پيشنهادی برای ادامه کار  ……………………………………………………………………….. 126

مراجع  127

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                 شماره صفحه

 

شکل 1-1 ديدگاه کلي ذخيره انرژي حرارتي.. 9

شکل 1-2 دسته­بندي مواد تغيير فاز دهنده 12

شکل1-3- سیستم­های حاوی چند PCM… 21

شکل1-4- ساختارهای فلزی مورد استفاده در سیستم ذخیره­سازی انرژی.. 23

شکل1-5: نمونه­ای از میکروکپسوله PCM، (a) روش اسپری خشک، (b) روش تودهای.. 24

شکل 2-2- رژيم­هاي جريان گاز بر پايه­ي عدد نادسن. 28

شکل 2-3- نمودار تغييرات ضريب رسانش حرارتي نسبت به زمان براي مخلوط آب اکسيد مس [8]. 32

شکل 2-4- افزايش انباشتگي نانوذرات باافزايش زمان براي مخلوط آب اکسيدمس (1/0=f)  الف) 20 دقيقه ب) 60 دقيقه ج) 70 دقيقه [8] 32

شکل 2-5- نمودار تغييرات ضريب رسانش حرارتي نسبت به نسبت حجمي ذرات نانو [10] 33

شکل 2-6- نمودار تغييرات ضريب رسانش حرارتي موثر نسبت به نسبت حجمي و اشکال متفاوت نانوذرات براي مخلوط آب – اکسيد آلومینيم [14]. 35

شکل 2-7- نمودار تغييرات ضريب رسانش حرارتي موثر نسبت به ضخامت لايه سيال پيرامون نانوذرات [16 و 17]. 36

شکل 2-8- نمودار تغييرات ضريب رسانش حرارتي موثر نسبت به دما براي مخلوط آلومينيوم–آب [12] 36

شكل 2-9-  افزايش رسانايي گرمايي K بخاطر افزايش نسبت حجمي    از توده هاي با رسانايي بالا. نمودار شماتيك به ترتيب موارد زير را نشان مي دهد. (i) ساختار قرارگيري بصورت فشرده Fcc از ذرات (ii) تركيب قرارگيري مكعبي ساده (iii) ساختار بي نظم ذرات كه در تماس فيزيكي با هم قرار دارند (iv) توده از ذرات كه بوسيله لايه نازكي از سيالي كه اجازه جريان گرماي سريع در ميان ذرات را مي دهد از يكديگر جدا شده اند. 41

شکل 2-10- شکل هندسه مورد نظر. 49

شکل 3-1: بررسي انتقال حرارت در هندسه مورد نظر. 57

شکل 3-2-  نماي کلي مراحل حل­کننده تفکيکي.. 64

شکل 3-3- نماي کلي حل کننده پيوسته. 65

شکل 3-4-  حجم کنترل استفاده شده براي نمايش گسسته­سازي.. 70

شکل 3-5- تغيير متغير  بين x=0 و x=L (معادله 4-21) 72

شکل 3-6- حجم کنترل يک بعدي.. 74

شکل 3-7- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در گراشف 105 و نسبت حجمی 1/0 براي مش­هاي مختلف   89

شکل 3-8- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در گراشف 105 و نسبت حجمی 1/0 براي گام های زمانی مختلف   90

شکل 4-1- توزيع ناسلت موضعی روي ديواره­ي گرم  0.71 =و 0=φ الف) 105 = ، ب) 106 =  94

ج)…. 107 = ]63[ 94

شکل4-2- مقايسه پروفيل دما در برش مياني حفره مربعي (2/6=  ، 105=  و 05/0= φ ) 95

شکل 4-3-  مقایسه زمان لازم برای انجماد سیال در دمای …….. 96

شکل 4-4- پروفیل دما در خط مرکزی برای ارتفاع 20. 97

شکل 4-5- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص در مقایسه با افزودن ذرات نانو را در عدد گراشف 105 97

شکل 4-6-  پروفيل­هاي الف) دما و ب) سرعت در برش مياني حفره مربعي.. 98

شکل 4-7- تغييرات ناسلت موضعي نانوسيال آب روي ديواره گرم در نسبت منظری (L/H=1) و105=   براي نسبتهاي حجمي متفاوت   99

شکل 4-8-الف- کانتور  برای درصد حجمی )0% ،10% و20% ( و گراشف 105 (زمان برحسب دقیقه) در صفحه 005/0 z=  101

شکل 4-8-ب- کانتور   برای درصد حجمی )0% ،10% و20% ( و گراشف 106 (زمان برحسب دقیقه) در صفحه 005/0 z=  103

شکل 4-9- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص در مقایسه با افزودن ذرات نانو را در  سه عدد گراشف الف) 105 ، ب) 106 و ج) 107. 104

شکل 4-10-  مقایسه زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص و نسبت حجمی 1/0φ= در سه گراشف 105، 106 و 107 105

شکل 4-11- مدت زمان از بین رفتن اثر انتقال حرارت جابجايي در سیال خالص در گراشف 105 105

شکل 4-12- مقایسه مدت زمان ناچیز شدن اثر انتقال حرارت جابجايي در سیال خالص و نانو سیال با در صد حجمی ذرات نانو 1/0φ= و 2/0φ= در گراشف 105 106

شکل 4-13- مقایسه اثر انتقال حرارت جابجايي بر ناحیه خمیری شکل در سه گراشف 105، 106 و 107 106

شکل 4-14- خطوط جریان در 10ثا نیه نخست فرایند انجماد در گراشف105 با در صد حجمی ذرات نانو 20% در صفحه 005/0=z  108

شکل4-15- مقایسه خطوط جریان در زمان 0 و 10 ثانیه فرایند انجماد در گراشف 105 ، 106 و 107 با در صد حجمی ذرات نانو 20%  109

شکل 4-16- توزیع درجه حرارت را بر روی خط مرکزی حفره مربعی در دو زمان الف)5   دقیقه و ب) 12 دقیقه در گراشف  105  110

شکل 4-17- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال با اختلاف در جه حرارت بین دو دیوار چپ و راست   110

شکل 4-18- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص در مقایسه با افزودن ذرات نانو را در گراشف 105 برای الف) C ° 20 =DT ب C ° 30 =DT ج) C ° 50 =DT د) C ° 80 =DT. 111

شکل 4-19- مقايسه خطوط همدما بين سيال خالص و نانوسيال آب در 05/0= φ  و نسبت منظریهاي مختلف   112

شکل 4-20- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال الف) برای نسبت های منـــظریهاي مختلف  ب) برای نسبت های منـــظریهاي 5/0 برای گراشف 105 و  نسبت حجمی مختلف.. 113

شکل 4-21- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال در عدد گراشف 105 با سيال پايهي آب و ذرات نانو مختلف   114

شکل 4-22-  حفره مربعی در پژوهش ……. 114

شکل 4-23- کسر حجمی ماده تغییر فاز یافته در دما و درصد حجمی محتلف از نانو ذرات.. 116

شکل 4-24- مرز ناحیه تغییر فاز در درجه حرارت مختلف دیوار چپ و زمان الف)  10 ب)  50  116

شکل 4-25- میدان سرعت نانو سیال با درصد حجمی مختلف و در زمانهای مختلف.. 118

شکل 4-26- خطوط جریان در 10ثا نیه نخست فرایند انجماد برای دیوار چپ با و در صد حجمی ذرات نانو 20%  119

شکل 4-27- منحنی توزیع دما بر خط مرکزی افقی حفره در دمای مختلف دیواره چپ و درصد حجمی مختلف از نانو ذرات   120

شکل 4-28-  حفره مربعی در پژوهش …….. 120

ج) 122

شکل 4-29- منحنی توزیع دما بر خط مرکزی افقی حفره در دمای مختلف دیواره چپ و درصد حجمی مختلف از نانو ذرات الف)  ب) ج) ……………… 122

شکل 4-30- کسر حجمی ماده تغییر فاز یافته برای درصد حجمی محتلف از نانو ذرات و ارتفاع مختلف   123

الف)  ب) ج) ……………… 123

 

 

   فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                   شماره صفحه

جدول 1-1 نقطه ذوب و گرماي نهان پارافين‌ها 13

جدول 1-2-  نقطه ذوب و گرماي نهان غير پارافين‌ها 14

جدول 1-3-  نقطه ذوب و گرماي نهان هيدرات­هاي نمک… 16

جدول 1-4-  نقطه ذوب و گرماي نهان فلزات.. 17

جدول 1-5-  نقطه ذوب و گرماي نهان اوتکتيک­ها 17

جدول 3-1 الگوريتم­هاي حل انتخاب شده. 88

جدول 4-1-خواص ترموفيزيکي سيالات و نانوذرات.. 92

جدول 4-2 خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی مختلف.. 93

جدول 4-3 مقادير ناسلت متوسط  برای عدد رایلی مختلف.. 94

جدول 4-4 خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی 2/0، 1/0، 0= φ.. 115

جدول 4-5- خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی 2/0، 1/0، 0= φ   121

 

 

ليست علائم و اختصارات

 

Hارتفاع حفره
Tدما
Tcدماي ديواره سرد
Thدماي ديواره گرم
Vحجم
Sسطح
Kضريب هدايت حرارتي
ksضریب هدایت حرارتی ذره نانو
klضریب هدایت حرارتی ماده تغییر فاز دهنده
Lطول حفره
ظرفيت گرمايي ويژه
Pفشار
قطر ذرات نانو
Prعدد پرانتل
Peعدد پکلت
Raعدد رایلی
Reعدد رینولدز
Grعدد گراشف
Knعدد نادسن
Nuعدد ناسلت
Lگرمای نهان
Uمولفه سرعت افقي در راستای x
Vمولفه سرعت عمودي در راستای y
VFنسبت حجمي ذرات نانو به سيال
ARنسبت منظری ( (L/H
rچگالي
bنسبت انبساط حجمي
نسبت حجمي ذرات نانو به سيال
aنفوذ حرارتي
nويسکوزيته سينماتيکي
mويسکوزيته ديناميکي مولکولي
Sجامد
Lسیال

مقدمه

انتقال حرارت به همراه تغییر فاز در بسیاری از پدیده‌های فیزیکی در کاربردهای مختلف صنعتی و غیرصنعتی اتفاق می‌افتد و برخی از پدیده‌های طبیعی در این زمینه عبارتند از: فرایند ذوب شدن برف، یخ زدن آب دریاچه‌ها و سوختن شمع. بعضی از پروسه‌های صنعتی که همراه با تغییر فاز هستند عبارتند از: جوشکاری و ریخته‌گری.

فرآیند انتقال حرارت به همراه تغییر فاز به خاطر کارهای انجام شده توسط استفان (Stefan) در سال 1889 به مسأله استفان معروف است.

در میان کاربردهای مربوط به فرآیند تغییر فاز، واحدهای ذخیره‌کننده انرژی حرارتی دارای اهمیت فراوان می­­­­ باشند چرا که در اکثر پدیده‌های فیزیکی که به همراه تغییر فاز هستند، این فرآیند به صورت ناخواسته انجام می‌گیرد. مثلاً در صنعت ریخته‌گری اگر گرمای نهان آلیاژ کمتر باشد طبیعتاً انرژی، هزینه و زمان کمتری برای تولید نیاز خواهیم داشت ولی در واحدهای ذخیره‌کننده انرژی هدف استفاده از گرمای نهان ذوب در طول تغییر فاز می‌باشد به همین جهت در سال‌های اخیر واحدهای ذخیره‌کننده انرژی مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. ظرفیت بالای ذخیره‌سازی انرژی حرارتی باعث می شود تا امکان ساخت ذخیره‌کننده‌های کوچک فراهم گردد و بتوان آن ها را به صورت فشرده تولید کرد این ویژگی باعث می‌شود تا استفاده از واحدهای ذخیره‌کننده انرژی در کاربردهای تجارتی که معمولاً با محدودیت ابعادی مواجهه هستند، استفاده فراوانی داشته باشد به عنوان نمونه می‌توان از سیستم های ذخیره کننده انرژی همراه با تغییر فاز جهت تأمین انرژی حرارتی در مناطق مسکونی استفاده کرد.

برای بیان دلیل استفاده از پروسه تغییر فاز جهت تامین انرژی می‌توان به این نکته اشاره کرد که یک کیلوگرم بتون می‌تواند حدود kJ/kg k 1 انرژی ذخیره کند در حالی که یک کیلوگرم Cacl2-6H2O مقدار 190 کیلو ژول انرژی را در طول تغییر فاز می توانند آزاد یا جذب نماید.

دانستن عوامل و پارامترهای موثر بر کارایی ذخیره‌کننده و توانایی تعیین میزان تاثیر این عوامل بر کارایی سیستم باعث می‌شود تا بتوان عمل ذخیره‌سازی و تخلیه انرژی را بهینه سازی‌ نمود .

امروزه با توجه به کمبود و رو به پایان بودن منابع انرژی فسیلی و مسئله آلودگی هوای ناشی از مصرف این مواد برای تامین انرژی، موضوع استفاده از انرژی­های جایگزین اهمیت بیشتری یافته است. در حال حاضر نفت، گاز و زغال سنگ 80 درصد از انرژي مصرفي جهان را تامين مي‌کنند. مصرف انرژي در پنجاه سال گذشته بيشتر از مصرف انرژي در دو قرن پيش از آن بوده است. سازمان اطلاعات انرژي آمريکا پيش‌بيني کرده است، مصرف انرژي جهان تا سال 2030 درحدود 57 درصد افزايش خواهد یافت. با توجه به معضلات سوختهاي فسيلي (آلودگي محيط زيست، منابع محدود و پايان‌پذير، تجديد ناپذيري و تأثير مستقيم سياست بر آن) دنيا به انرژي‌هاي نو شامل خورشيد، باد (براي ماشينهاي بادي امروزي)، بيو انرژي، زمين گرمايی، هيدروژن، انرژي هسته‌اي و … تمايل نشان داده است.

یکی از انرژی های نو انرژي خورشيدي می باشد که مهمترين موضوع در انرژي خورشيدي، جذب و ذخيره آن است. جذب انرژي خورشيدي توسط کلکتورهاي مختلف براي اهداف متفاوتي از جمله: توليد برق، گرمايش آب، گرمايش فضا و … صورت مي‌گيرد. فراواني و ارزان بودن انرژي در بعضي از ساعات شبانه روز از دلايل مهم ذخيره انرژي است. انرژي خورشيدي در روز به وفور يافت مي‌شود ولي يکي از اشکالات مهم اين انرژي عدم دسترسي به آن در شب مي‌باشد که به کمک ذخيره انرژي مي‌توان از اين انرژي در ساعات نبود خورشيد نيز بهره برد. در بعضي کشورها مثل چين که بيشتر از انرژي الکتريکي براي گرمايش منازل استفاده مي‌شود، با توجه به ارزان بودن انرژي الکتريکي در روز و گران بودن تعرفه در شب حدود 5/1 برابر ( به دليل ساعات اوج مصرف )، ذخيره انرژي از راهکارهاي مهم به شمار مي‌آيد.

ذخيره انرژي به شکلهاي مکانيکي، الکتريکي و حرارتي صورت مي‌گيرد. ذخيره انرژي حرارتي به شکل محسوس (از طريق گرماي ويژه موادي مانند آب، زمين و …) و نهان (از طريق تغيير فاز موادي مانند پارافين، هيدراتهاي نمک و …) انجام مي‌گيرد، که در ادامه به بررسی انواع ذخيره های انرژي می پردازیم.

استفاده از ذرات نانو (با قطر کمتر از nm 50) و تأثیر ذرات نانو در مواد تغییر فاز دهنده (NEPCM[1]) دریچه ای جدید برای پیشرفت تکنولوژی نوین در ترکیب مواد، بیو تکنولوژی، طراحی ابزار میکرو فلویدیک و … پیش روی محققین گشوده است.

سيالات معمول مورد استفاده براي انتقال حرارت و ذخیره انرژی داراي ضريب رسانش حرارتي پايين مي­باشند، در حالي که فلزات داراي رسانش حرارتي بالاتر از سه برابر اينگونه سيالات مي­باشند. بنابراين استفاده از ذرات جامد فلزي در ابعاد نانو و ترکيب آن­ها با اينگونه سيالات براي افزايش ضريب رسانش حرارتي و در نتيجه افزايش راندمان حرارتي بسيار مطلوب به نظر مي­رسد. که درادامه همین فصل به راه های افزایش ارتقای کارایی سیستم پرداخته خواهد شد.

[1]  Nano-Enhanced Phase Change Material

تعداد صفحه : 155

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       info@elmyar.net

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید