• شماره ركورد
    34452
  • پديد آورنده

    اميرحسين عدالت‌پور

  • عنوان
    مطالعه عددي و تجربي عملكرد كلكتور خورشيدي جذب مستقيم با صفحات ليزركاري‌ شده و نانوسيال هيبريدي
  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك-تبديل انرژي
  • سال تحصيل
    1398
  • تاريخ دفاع
    1404/10/24
  • استاد راهنما
    سيد مصطفي حسينعلي پور
  • استاد مشاور
    مهدي مقيمي
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    با توجه به لزوم استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير در عصر جديد، انرژي خورشيدي به‌عنوان يك منبع نامحدود و در دسترس، گزينه ايده‌آلي است. براي بهره‌برداري از اين انرژي در مصارف آزمايشگاهي يا صنعتي، كلكتورهاي سهموي جذب مستقيم و جذب غير مستقيم كاربرد زيادي دارند. در اين پژوهش، با اعمال تغييراتي روي لوله جاذب و سيال جاذب حرارت، براي افزايش بازده كلكتور خورشيدي جذب مستقيم سهموي اقدام شد. براي اصلاح سطح از فرآيند ليزركاري پالسي فايبر بر روي سطح مسي استفاده شد. اين فرآيند از طريق مكانيزم‌هاي فوتوترمال سريع شامل ذوب و تبلور مجدد سطح، تشكيل ساختارهاي تناوبي ليزري و رشد لايه‌هاي نازك اكسيد، باعث اصلاح مورفولوژي سطح و ايجاد خواص شبه‌فراسطحي گرديد. در نهايت با افزايش جذب طيفي و كاهش بازتاب، كارايي سطح مس به‌عنوان جاذب خورشيدي ارتقا پيدا كرد. الگوهاي مختلفي شامل الگوي خط عمودي، دايره‌اي و خط افقي بر روي سطح مسي پياده‌سازي شدند تا در لوله‌ي جاذب كلكتور مورد آزمايش قرار بگيرند. در بخش اصلاح سيال، نانوذرات سيليكن دي‌اكسيد، آلومينيوم اكسيد، تيتانيوم دي‌اكسيد و نانولوله كربني چندديواره مورد مطالعه قرار گرفتند و در نهايت، نانوسيال هيبريدي از ميان مؤثرترين اين نانوذرات در بهبود ويژگي‌هاي ترمواپتيكال سيال عامل انتخاب و تهيه شد. پارامترهاي اصلي مورد بررسي شامل بازده حرارتي، افت فشار و فاكتور عملكرد مي‌باشند. بيشترين بازدهي حرارتي براي آب، سطوح ليزركاري شده و نانوسيال هيبريدي به ترتيب برابر با 95/21، 99/38 و 68/49 درصد حاصل ‌شده ‌است. با توجه به افت فشار پايين نانوسيالات، حداقل فاكتور عملكرد براي آن‌ها برابر با 3/1 حاصل گرديد درحالي‌كه حداكثر اين فاكتور براي سطوح ليزركاري شده برابر با 08/1 حاصل شد. اثر استفاده تركيبي از نانوسيال هيبريدي و سطح ليزركاري شده بهينه نيز مورد بررسي قرار گرفته است و بيشترين بازده حرارتي براي اين حالت برابر با 12/53 درصد حاصل گرديد. پارامترهاي ديگري شامل بازده اگزرژي، ميزان كاهش آلاينده‌هاي زيست محيطي و هزينه سطحي توليد انرژي نيز براي حالت‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفتند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/11/07
  • عنوان به انگليسي
    Numerical an‎d Experimental Study of a Direct Absorption Solar Collector with Laser-Processed Surfaces an‎d Hybrid Nanofluid
  • تاريخ بهره برداري
    1/14/2027 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    اميرحسين عدالت پور

  • چكيده به لاتين
    Given the growing necessity for utilizing renewable energies in the modern era, solar energy, as an unlimited an‎d widely accessible source, represents an ideal option. For harnessing this energy in laboratory an‎d industrial applications, direct absorption an‎d indirect absorption parabolic collectors have been widely employed. In this research, modifications were made to both the absorber tube an‎d the heat transfer fluid in order to enhance the performance of a direct-absorption parabolic solar collector. For surface modification, a pulsed fiber laser processing technique was applied to a copper surface. Through rapid photothermal processes such as surface melting an‎d resolidification, the formation of laser-induced periodic surface structures, an‎d the growth of thin oxide layers, the surface morphology was altered, resulting in quasi-metasurface properties. Consequently, by increasing spectral absorption an‎d reducing reflectivity, the efficiency of the copper surface as a solar absorber was significantly improved. Different surface patterns, including vertical line, circular, an‎d horizontal line patterns, were fabricated on the copper surface an‎d tested inside the absorber tube of the collector. In terms of fluid modification, silicon dioxide, aluminum oxide, titanium dioxide, an‎d multi-walled carbon nanotube nanoparticles were investigated. Ultimately, a hybrid nanofluid comprising the most effective nanoparticles in enhancing the thermo-optical properties of the base fluid was selec‎ted an‎d prepared. The main performance parameters investigated include thermal efficiency, pressure dro‎p, an‎d performance factor. The highest thermal efficiencies for water, laser-processed surfaces, an‎d the hybrid nanofluid were 21.95%, 38.99%, an‎d 49.68%, respectively. Due to the relatively low pressure dro‎p of the nanofluids, the minimum performance factor for them was 1.30, whereas the maximum value of this factor for laser-processed surfaces was obtained as 1.08. Moreover, the combined effect of the optimized laser-processed surface an‎d the hybrid nanofluid was also examined, an‎d the maximum thermal efficiency for this configuration reached 53.12%. In addition to the above metrics, other parameters such as exergy efficiency, environmental pollutant reduction, an‎d the specific cost of energy production were eva‎luated for all cases.
  • كليدواژه هاي فارسي
    كلكتور خورشيدي , انرژي خورشيدي , نانوسيال , نانوسيال هيبريد , كلكتور سهموي , كلكتور جذب مستقيم , ليزركاري
  • كليدواژه هاي لاتين
    Solar collector , Solar energy , Nanofluid , Hybrid nanofluid , Parabolic collector , Direct absorption collector , Laser surface processing
  • Author
    Amirhossein Edalatpour
  • SuperVisor
    Seyed Mostafa Hosseinalipour