پیشینه تحقیق روشهای ذخیره انرژی و کاربردهای مواد تغییر فاز دهنده و روشهای مدلسازی جریان نانوسیال دارای ۶۰ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

فصل اول: روشهای ذخیره انرژی و سیستم های آن و کاربردهای مواد تغییر فاز دهنده    ۶
۱-۱  مقدمه    ۶
۱-۲  نانو    ۸
۱-۳ نانو تکنولوژی    ۹
۱-۳-۱ چرا «نانو» تکنولوژی؟    ۹
۱-۴ تاریخچه نانو فناوری    ۱۰
۱-۵ کاربرد نانو سیالات    ۱۰
۱-۶ روشهای ذخیره انرژی    ۱۲
۱-۶-۱ ذخیره انرژی به صورت مکانیکی    ۱۲
۱-۶-۲ ذخیره الکتریکی    ۱۲
۱-۶-۳ ذخیره انرژی حرارتی    ۱۲
۱-۶-۳-۱ ذخیره گرمای محسوس    ۱۳
۱-۶-۳-۲ ذخیره گرمای نهان    ۱۳
۱-۶-۳-۳ ذخیره انرژی ترموشیمیایی    ۱۳
۱-۷ ویژگیهای سیستم ذخیره نهان    ۱۵
۱-۸ ویژگیهای مواد تغییر فاز دهنده    ۱۵
۱-۹ معرفی مواد تغییر فاز (PCM)    ۱۶
۱-۱۰ دستهبندی مواد تغییر فاز دهنده    ۱۶
۱-۱۰-۱ مواد تغییر فاز دهنده آلی    ۱۶
۱-۱۰-۱-۱ پارافینها    ۱۷
۱-۱۰-۱-۲ غیر پارافینها    ۱۸
۱-۱۰-۲ مواد تغییر فاز دهنده غیرآلی    ۱۹
۱-۱۰-۲-۱ هیدراتهای نمک    ۱۹
۱-۱۰-۲-۲ فلزات    ۲۰
۱-۱۰-۳ اوتکتیکها    ۲۰
۱-۱۱ کپسوله کردن مواد تغییر فاز دهنده    ۲۰
۱-۱۲ سیستمهای ذخیره انرژی حرارتی    ۲۲
۱-۱۲-۱ سیستمهای گرمایش آب خورشیدی    ۲۲
۱-۱۳ کاربردهای مواد تغییر فاز دهنده در ساختمان    ۲۲
۱-۱۴ کاربرد مواد تغییر فاز دهنده در دیگر زمینه ها    ۲۳
۱-۱۵  تکنیکهای افزایش کارایی سیستم ذخیره ساز انرژی    ۲۴
۱-۱۵-۱ استفاده از سطوح گسترش یافته    ۲۴
۱-۱۵-۲ استفاده از شبکهای از PCMها در سیستم    ۲۵
۱-۱۵-۳ افزایش هدایت حرارتی PCM    ۲۶
۱-۱۵-۴ میکروکپسوله کردن PCM    ۲۸
فصل دوم: روشهای مدلسازی جریان نانوسیال و نظریه هایی بر نانو سیالات    ۳۰
۲-۱- مقدمه    ۳۰
۲-۲- روشهای مدلسازی جریان نانوسیال    ۳۰
۲-۳- منطق وجودی نانو سیالات    ۳۳
۲-۴- پارامترهای انتقال حرارت در نانوسیالات    ۳۶
۲-۴-۱- انباشتگی ذرات    ۳۶
۲-۴-۲- نسبت حجمی ذرات نانو    ۳۷
۲-۴-۳- حرکت براونی    ۳۸
۲-۴-۴- ترموفورسیس    ۳۸
۲-۴-۵- اندازه نانوذرات    ۳۹
۲-۴-۶- شکل نانوذرات    ۳۹
۲-۴-۷- ضخامت لایه سیال بین ذرات نانو    ۴۰
۲-۴-۸- دما    ۴۱
۲-۵- انواع نانو ذرات    ۴۱
۲-۵-۱- نانو سیالات سرامیکی    ۴۱
۲-۵-۲- نانو سیالات فلزی    ۴۲
۲-۵-۳- نانو سیالات، حاوی نانو لوله های کربنی و پلیمری    ۴۳
۲-۶- نظریه هایی بر نانو سیالات    ۴۴
۲-۶-۱- روابط تئوری ارائه شده در زمینه ضریب رسانش حرارتی موثرنانوسیال    ۴۴
۲-۶-۲- کارهای تجربی انجام شده در زمینه ضریب رسانش حرارتی موثر نانوسیال    ۴۸
۲-۶-۳- کارهای تجربی انجام شده در زمینه ویسکوزیته موثر نانوسیال    ۴۹
۲-۷- کارهای تجربی انجام شده در زمینهی انتقال حرارت در نانوسیال    ۴۹
۲-۸- کارهای عددی انجام شده در زمینهی انتقال حرارت در نانوسیال درداخل حفره‌ی مربعی    ۵۰
۲-۹- کارهای انجام شده در زمینهی تغییر فاز ماده    ۵۰
مراجع    ۵۳

مراجع

[۱]  Maxwell, J.C.,  A Treatise on Electricity and Magnetism, second ed., Oxford University Press, Cambridge, 1 (1904) 435–۴۴۱٫

[۲]  Hamilton, R.L., and Crosser, O.K. , Thermal Conductivity of Heterogeneous two Component Systems, Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals, 1 (1962) 187-191.

[۳] Wasp, E.J., Kenny, J.P., and Gandhi, R.L., Solid – Liquid Flow Slurry Pipeline Transportation, Series on Bulk Materials Handling, Trans. Tech. Publications, 1:4, Clausthal, Germany, 1977.

[۴] Masuda, H., Ebata, A., Teramae, K., Hishinuma, N., Alteration of thermal conductivity and viscosity of liquid by dispersing ultra-fine particles, Netsu Bussei 7 (1993) 227-233.

[۵] Choi U.S., Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles, in Developments and application of non-newtonian flows, ASME, (1995 )99-105.

[۶] Das, S.K., Putra, P., and Roetzel, w., Temperature Dependence of Thermal Conductivity Enhancement for Nanofluids, Transactions of ASME, Journal of Heat Transfer, 121 (2003) 567-574.

[۷] Prakash, M., Giannelis, E. P., Mechanism of Heat Transport in Nanofluids, Journal of Computer-Aided Material Design 14 (2007) 109-117.

[۸] Karthikeyan, N. R., Philip, J., Raj, B., Effect of Clustering on the Thermal Conductivity of Nanofluids, Materials Chemistry and Physics 109  )۲۰۰۸(  ۵۰-۵۵٫

[۹] Wang, X., Xu, X., Choi, S. U. S., Thermal Conducivity of Nanoparticle-Fluid Mixture, Journal of Thermophysics and Heat Transfer 13 (1999) 474-480.

[۱۰] Jang, S. P., Choi, S. U. S., Effects of Various Parameters on Nanofluid Thermal Conductivity, ASME Journal of Heat Transfer 129 (2007) 617-623.

[۱۱] Jang, S. P., Choi, S. U. S., Role of Brownian Motion in the Enhanced Thermal conductivity of Nanofluids, Applied Physics Letters. 84 (2004) 4316-4318.

[۱۲] Chon, C. H., Kihm, K. D., Lee, S. P., Choi, S. U. S., Empirical Correlation Finding the role of Temperature and Particle Size for Nanofluid (Al2O3) Thermal Conductivity Enhancement, Applied Physics Letters 87 (2005) 153107.

[۱۳] Prasher, R., Bhattacharya, P., Phelan, P. E., Brownian-Motion-Based Convective-Conductive Model or the Effective Thermal Conductivity of Nanofluids, ASME Journal of Heat Transfer 128 (2006) 588-595.

[۱۴] Yu, W., France, D. M., Routbort, J. L., Choi, S. U. S., Review and Comparison of Nanofluid Thermal Conductivity and Heat Transfer Enhancements, Heat Transfer Engineering 29 (2008) 432-460.

[۱۵] Yu, C. J., Richter, A. G., Datta, A., Durbin, M. K., Dutta, P., Observation of Molecular Layering in Thin Liquid Films Using X-Ray Reflectivity, Physical Review Letters 82 (1999) 2326-2329.

[۱۶] Ren, Y., Xie, H., Cai, A., Effective Thermal Conductivity of Nanofluids Containing Spherical Nanoparticles, Journal of Physics D: Applied Physics 38 (2005) 3958-3961.

فصل اول: روشهای ذخیره انرژی و سیستم های آن و کاربردهای مواد تغییر فاز دهنده

 ۱-۱مقدمه

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 ۱۸۸۹ 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 ۱۹۰ 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 ۸۰ درصد از انرژی مصرفی جهان را تامین می‌کنند. مصرف انرژی در پنجاه سال گذشته بیشتر از مصرف انرژی در دو قرن پیش از آن بوده است. سازمان اطلاعات انرژی آمریکا پیش‌بینی کرده است، مصرف انرژی جهان تا سال ۲۰۳۰ درحدود ۵۷ درصد افزایش خواهد یافت. با توجه به معضلات سوختهای فسیلی (آلودگی محیط زیست، منابع محدود و پایان‌پذیر، تجدید ناپذیری و تأثیر مستقیم سیاست بر آن) دنیا به انرژی‌های نو شامل خورشید، باد (برای ماشینهای بادی امروزی)، بیو انرژی، زمین گرمایی، هیدروژن، انرژی هسته‌ای و … تمایل نشان داده است.

یکی از انرژی های نو انرژی خورشیدی می باشد که مهمترین موضوع در انرژی خورشیدی، جذب و ذخیره آن است. جذب انرژی خورشیدی توسط کلکتورهای مختلف برای اهداف متفاوتی از جمله: تولید برق، گرمایش آب، گرمایش فضا و … صورت می‌گیرد. فراوانی و ارزان بودن انرژی در بعضی از ساعات شبانه روز از دلایل مهم ذخیره انرژی است. انرژی خورشیدی در روز به وفور یافت می‌شود ولی یکی از اشکالات مهم این انرژی عدم دسترسی به آن در شب می‌باشد که به کمک ذخیره انرژی می‌توان از این انرژی در ساعات نبود خورشید نیز بهره برد. در بعضی کشورها مثل چین که بیشتر از انرژی الکتریکی برای گرمایش منازل استفاده می‌شود، با توجه به ارزان بودن انرژی الکتریکی در روز و گران بودن تعرفه در شب حدود ۵/۱ برابر ( به دلیل ساعات اوج مصرف )، ذخیره انرژی از راهکارهای مهم به شمار می‌آید.

ذخیره انرژی به شکلهای مکانیکی، الکتریکی و حرارتی صورت می‌گیرد. ذخیره انرژی حرارتی به شکل محسوس (از طریق گرمای ویژه موادی مانند آب، زمین و …) و نهان (از طریق تغییر فاز موادی مانند پارافین، هیدراتهای نمک و …) انجام می‌گیرد، که در ادامه به بررسی انواع ذخیره های انرژی 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.

سیالات معمول مورد استفاده برای انتقال حرارت و ذخیره انرژی دارای ضریب رسانش حرارتی پایین می­باشند، در حالی که فلزات دارای رسانش حرارتی بالاتر از سه برابر اینگونه سیالات می­باشند. بنابراین استفاده از ذرات جامد فلزی در ابعاد نانو و ترکیب آن­ها با اینگونه سیالات برای افزایش ضریب رسانش حرارتی و در نتیجه افزایش راندمان حرارتی بسیار مطلوب به نظر می­رسد. که درادامه همین فصل به راه های افزایش ارتقای کارایی سیستم پرداخته خواهد شد.

۱-۲  نانو

پیشوند نانو در اصل یک کلمه یونانی است معادل لاتین  این کلمه Dwarf است که به معنی کوتوله و قد کوتاه است این پیشوند در علم مقیاس ها به معنی یک میلیاردیوم است بنابراین یک نانومتر، m^9-10است این مقیاس را با ذکر مثال هایی عینی، بهتر می توان حس کرد. یک تارموی انسان به طور متوسط قطری حدود ۵۰۰۰۰ نانو متر دارد. یک سلول باکتری، قطری معادل چند صد نانومتر دارد. کوچکترین اشیای قابل دید توسط چشم غیرمسلج اندازه ای حدود ۱۰۰۰۰ نانومتر دارند و فقط حدود ۱۰ اتم هیدروژن در یک خط، یک نانومتر را می سازد.

در این بخش ضمن بررسی تعاریف مختلفی که از فناوری نانو وجود دارد به بیان مبانی، ساختار و اهمیت فناوری نانو و کاربرد های آن می پردازیم.

۱-۳ نانو تکنولوژی

به بیان ساده علم نانو اصول اولیه مولکولها و ساختارهای با ابعاد بین ۱ تا ۱۰۰۰ نانومتر است این ساختارها را نانو ساختار می نامیم. نانو تکنولوژی، کاربرد این ساختارها در دستگاههای با اندازه نانومتری است.

نانو تکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاه ها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده های نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند.

فناوری نانو یکی از مدرن ترین فناوری های روز دنیاست که دارای خصوصیاتی منحصر به فرد با کاربردهایی در تمام زمینه های علمی و فناوری است همین کاربردها وسیع فناوری نانو که از آن به عنوان ویژگی بین رشته ای بودن فناوری نانو یاد می شود عامل مهمی در فراگیر شدن این پدیده جدید است.

از طرفی توجه روزافزون بشر به این فناوری فقط ناشی از تازگی آن و کنجکاوی بشر برای دانستن آنچه نمی داند، نیست؛ بلکه؛ دلیل قابلیت های ویژه ای که این فناوری پیش روی انسان قرار می­دهد و دست یابی به آنها جز از این راه ممکن نیست.

بیشتر محصولات نانو تکنولوژی در معرض آنالیز انتقال حرارت قرار می گیرند زیرا ملاحظات گرمایی همیشه قسمت مهمی از هر فرایند طراحی می باشد بعنوان مثال، همین طور که ابعاد مبدل در سفینه ها کوچکتر می  شود از رابطه انتقال گرمای جدیدی در طراحی آن استفاده می شود. بزودی دانشمندان متوجه شدند که  اطلاعات ماکروسکوپیک  برای پیش بینی جریان و ویژگیهای انتقال حرارتی آن در مینی کانالهای  و بدلهای کوچک قابل کاربرد نیست و رابطه جدیدی موردد نیاز است.

۱-۳-۱ چرا «نانو» تکنولوژی؟

شاید این سؤال در ذهن پدید آید که چه چیزی در مقیاس نانومتری وجود دارد که یک تکنولوژیی بر پایه آن بنا نهاده شده است. آنچه باعث ظهور نانو تکنولوژی شده، نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد است.

این موضوع یکی از مهم ترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو (نانو مواد) است. در مقیاس نانو، اشیاء شروع به تغییر رفتار می کنند و رفتار سطوح بر رفتار توده ای ماده غلبه می کند در این مقیاس برخی روابط فیزیکی که برای مواد معمولی کاربردارند، نقض می شوند. برای مثال، یک سیم با اجزای یک مدار در مقیاس نانو لزوماً از قانون اهم پیروی نمی کنند. قانون اهم، به جریان، ولتاژ و مقاومت بستگی دارد اما در مقیاس نانو وقتی عرض سیم فقط به اندازه یک یا چن اتم باشد، الکترونها لزوماً  باید در صف و به ترتیب و یک به یک از سیم رد شوند. بنابراین ممکن است قانون اهم در این مقیاس تا حدودی نقض شود.

[۱]  Nano-Enhanced Phase Change Material

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.