25846

مدل‌سازي و بهينه‌سازي سيستم ذخيره انرژي با استفاده از خواص نانوسيال

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

1397

1399/11/29

دكتر محمد حسن شجاعي فرد

مكانيك

در دنياي امروز به دليل پيچيدگي و تحولات روزافزون جامعه جهاني مقولهي انرژي نقش اساسي در اقتصاد و سياست كشورها ايفا ميكند و شناخت راهكارهاي مديريت آن از مهمترين اركان حفظ قدرت سياسي و اقتصادي هر كشور است. افزايش فاصله ميان توليد و تقاضاي انرژي، عاملي براي افزايش هزينهي توليد و افزايش هدررفت انرژي حرارتي خواهد بود كه فرايند ذخيرهسازي انرژي حرارتي توانايي حل اين مشكل را دارد. به‌طور عمده انرژي حرارتي را ميتوان از طريق افزايش انرژي دروني مواد به سه روش گرماي محسوس، گرماي نهان و ترموشيميايي يا تركيبي از اين روشها ذخيره كرد كه مهمترين آنها ذخيره به روش گرماي نهان است براي تحقق اين موضوع نياز به استفاده از موادي موسوم به مواد تغييرفازدهنده است كه گرماي نهان بالا دارند. از نكات مهم در طراحي اين سامانه توانايي انتقال حرارت سريع و ظرفيت بالاي ذخيره انرژي در زمان اندك است. باتوجه‌به برخي خواص نامطلوب مثل ضريب هدايتي حرارتي پايين اكثر اين مواد، بهبود خواص اين مواد و يافتن بهترين تركيب براي استفاده بهعنوان ماده ذخيرهساز انرژي حرارتي در دستور كار محققين اين حوزه قرار دارد. يكي از شيوههاي بهبود اين خواص افزودن پودر فلزاتي مانند اكسيد مس يا اكسيد آلومينيوم به ماده تغييرفازدهندهي موردنظر است. به دليل مشكلات توليد ذرات بسيار ريز درگذشته، مطالعات معطوف به پودرهايي در ابعاد ميكرومتر و ميليمتر بود كه ذراتي در اين ابعاد مشكلاتي از قبيل عدم پايداري تركيب، تهنشيني ذرات، ايجاد ساييدگي در اجزاي سيستم و... به وجود ميآورند اما تكنولوژي امروز امكان تهيه ذراتي ريزتر، در ابعاد نانو را نيز به راحتي فراهم كرده است كه استفاده از ذرات در اين ابعاد مشكلات ذكرشده را مرتفع خواهد كرد. در اين مطالعه سعي بر شناسايي روشهاي ذخيره انرژي حرارتي، شناسايي مواد ذخيره‌ساز انرژي حرارتي، چگونگي بهبود خواص اين مواد با استفاده از نانوذرات و درنهايت شناسايي بهترين نانوذره براي افزودن به اين مواد داريم .

1400/10/18

Modeling And Optimization Of Thermal Energy Storage Systems Using Properties Of Nanofluids

2/18/2022 12:00:00 AM

In today's world, due to the complexity and the evolutions of the international community, energy plays a vital role in the economy and politics of countries, and knowing its management strategies is one of the most critical pillars of maintaining the political and economic power of any country. Increasing the gap between production and energy demand will increase the cost of production and increase thermal energy loss. Increasing the gap between production and energy demand will increase the cost of production and increase the loss of thermal energy that the thermal energy storage process can solve this problem. Generally, thermal energy can be stored by increasing the internal energy of materials in three methods of sensible heat, latent heat, and thermochemical or a combination of these methods, which latent heat method is the most important of these. It is necessary to use materials called Phase Change Materials with high latent heat to achieve this goal. The essential points in the design of these systems are the ability to transfer heat quickly and high energy storage capacity in a short time. Due to some undesirable properties such as low thermal conductivity, which can be seen in most of these materials, improving the properties of these materials and finding the best combination to use as a thermal energy storage material is on the agenda of researchers in this field. One way to improve these properties is to add metal powders such as Copper Oxide or Aluminum Oxide to these materials. Due to the problems of producing particles in the past, studies had focused on powders in the dimensions of micrometers and millimeters that particles in these dimensions cause problems such as instability of the composition, particle deposition, system erosion, etc. However, today's technology has made it possible to quickly prepare smaller particles in nanoscale, which will solve the mentioned problems by using particles in these dimensions. This study tries to identify thermal energy storage methods and materials, how to improve the properties of these materials using nanoparticles, and finally identify the best nanoparticles to add to these materials.

ذخيرهسازي انرژي حرارتي، گرماي محسوس، گرماي نهان، ترموشيميايي، مواد تغييرفازدهنده، نانوسيال

Thermal energy storage, Sensible heat, Latent heat, Thermochemical, Phase change material, Nanofluid