عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص فیزیکی نانوسیال پایه آبی و اثرات آغن بر عملکرد یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژیهای جدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63654;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 37
- تاریخ دفاع
- ۰۱ مرداد ۱۳۹۳
- دانشجو
- امین طوقی عشقی
- استاد راهنما
- فاطمه راضی آستارایی, رقیه قاسم پور
- چکیده
- امروزه با توجه به محدود بودن انرژی های فسیلی،همچنین پدیده گرمایش جهانی، استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی رو به افزایش است. انرژی خورشیدی بزرگترین منبع گرمایش کره زمین و بدون هیچ گونه آلودگی زیست محیطی در جهت تأمین منابع انرژی انسان می باشد. از این رو انرژی خورشیدی در کانون توجه بشر قرار گرفته است. انرژی خورشیدی برای سرمایش، گرمایش، تولید الکتریسیته، شیرین کردن آب و ... مورد بهره برداری قرار می گیرد. کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت رایج ترین سیستم خورشیدی در جهان هستند. این نوع سیستم ها به دلیل سادگی طرحشان و ارزان بودن، در سطح وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند. به همین دلیل آگاهی از روش های افزایش راندمان حرارتی در آنها حائز اهمیت می باشد. یکی از معایب در سیستم های انتقال حرارت از جمله کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت، ضعیف بودن خواص ترموفیزیکی سیال پایه است که موجب پایین آمدن راندمان سیستم می شود. استفاده از نانوسیال به عنوان راهکاری جدید به منظور بهبود خواص ترموفیزیکی سیال و افرایش راندمان سیستم های حرارتی مطرح شده است. نانوسیال ترکیبی از ذرات جامد در ابعاد نانو که در یک سیال پایه می باشد. اما با وجود گذشت دو دهه از پیدایش نانوسیال و استفاده از آنها، سوالات زیادی در مورد نحوه تغییرات خواص ترموفیزیکی نانوسیال مطرح شده است. از جمله این خواص می توان به رسانندگی گرمائی، ویسکوزیته سیال و ظرفیت حرارتی اشاره کرد. خواص ترموفیزیکی سیال پایه تحت تاثیر شکل نانو ذرات، کسر حجمی نانوذرات، دما و نوع ذرات استفاده شده می باشند. تحقیقات بر روی نانوسیال نشانگر بهبود قابل توجهی در پارامترهای حرارتی نانوسیال همچون ضریب انتقال حرارت هدایتی و ضریب انتقال حرارت جابه جایی نسبت به سیال پایه می باشد. نانوذرات با توجه به اندازه های بسیار کوچک و ایجاد سطوح بزرگ، باعث ایجاد خواص استثنایی در نانوسیال مانند رسانایی حرارتی بالا می شوند. نانو ذرات، خواص حرارتی سیال پایه مانند رسانایی گرمایی، ویسکوزیته، گرمای ویژه، چگالی، ضریب انتقال حرارت و ضریب اصطکاک را تغییر می دهند. بررسی روند تغییرات خواص ترموفیزیکی نانوسیال برای برآورد ضریب انتقال حرارت ضروری می باشد. در این پایان نامه شبیه سازی عددی بر روی نمونه ای از کلکتور خورشیدی صفحه تخت که از نانوسیال به عنوان سیال واسط استفاده می کنند، انجام شده است. به منظور بررسی نانوسیال بر عملکرد کلکتور خورشیدی صفحه تخت ابتدا پارامترهای تأثیر گذار بر خواص ترموفیزیکی سیال بررسی شده اند. این پارامترها شامل کسر حجمی نانوذرات، قطر نانوذرات، دما، نوع ذرات و شکل هندسی آنها می باشد. سپس تأثیر این پارامترها بر ضریب انتقال حرارت و در نهایت تاثیر آن بر راندمان کلکتور خورشیدی صفحه تخت محاسبه شده است. کلمات کلیدی: خواص ترموفیزیکی، کلکتور خورشیدی صفحه تخت، نانوسیال
- Abstract
- Regarding the scarcity of fossil fuels, also the global warming effect, renewable energy utilization is increasing. Solar energy is the largest source of energy, without any environmental pollution, can provide mankind energy recourses. Hence, it is in the center of attention. Solar energy can be used for cooling, heating, electricity production, and removing salt from water. Flat-plate solar collectors are the most common solar systems in the world. Hence, improving the efficiency of such systems is very important. The most productive solar heaters are flat-plate solar collectors. However, these systems have comparatively low efficiency. One problem in solar collectors is the poor thermo-physical properties of the base fluid. Besides the conventional methods to increase the solar collector efficiency, one of the most effective methods is replacing the conventional working fluid by high thermal conductivity fluids. The fluid with solid nanoparticles suspended called nano-fluid. However, after two decades, there are many questions on how nanoparticles affect the thermo-physical properties of the base fluid. These parameters are thermal conductivity, viscosity, specific heat, and etc. The thermo-physical properties of the base fluid would vary with particle concentration, particle size, particle shape, and temperature. Researches demonstrate that dispersing of nanometer sized particles into the base fluid would enhance heat transfer properties of the working fluid. This can lead to the efficiency enhancement in a solar collector. Moreover, for evaluating heat transfer coefficient, we need to predict the thermo-physical properties of the fluid. In this study the variation of thermo physical properties of fluid such as thermal conductivity, viscosity, density and specific heat through addition of nanoparticles are investigated in order to determine heat transfer performance in a solar collector. The effect of particle concentration, particle diameter and particle shape has been investigated theoretically on thermo-physical properties of working fluid. Then we apprais the efficiency of a flat-plate solar collector through the variation of particle concentration, paticle size, and particle shape.
