پایان نامه با کلید واژه های منابع محدود

دانلود پایان نامه

2-6- نظریه هایی بر نانو سیالات 39
2-6-1- روابط تئوری ارائه شده در زمینه ضریب رسانش حرارتی موثرنانوسیال 39
2-6-2- کارهای تجربی انجام شده در زمینه ضریب رسانش حرارتی موثر نانوسیال 43
2-6-3- کارهای تجربی انجام شده در زمینه ویسکوزیته موثر نانوسیال 44
2-7- کارهای تجربی انجام شده در زمینهی انتقال حرارت در نانوسیال 44
2-8- کارهای عددی انجام شده در زمینهی انتقال حرارت در نانوسیال درداخل حفره‌ی مربعی 45
2-9- کارهای انجام شده در زمینهی تغییر فاز ماده 45
2-10- تعریف مسئله 48
فصل سوم 49
معادلات حاکم و روشهای حل 49
3-1 فرض پیوستگی 49
3-2- معادلات حاکم بر رژیم آرام سیال خالص 50
3-3- مدل بوزینسک 51
3-4- خواص نانوسیال 51
3-5 – معادلات حاکم بر تحقیق حاضر 52
3-6- شرایط مرزی و اولیه 53
3-7- روش بررسی تغییر فاز در این پژوهش 54
3-7-1 تغییر فاز با مرز مجزا 54
3-7-2 تغییر فاز آلیاژها 54
3-7-3 تغییر فاز پیوسته 54
3-8- معادلات حاکم بر روش آنتالپی 56
3-8-1 معادله حاکم بر انتقال حرارت بر پایه روش آنتالپی 56
3-8-2 معادلات نهایی حاکم بر انتقال حرارت بر پایه روش آنتالپی تعمیم یافته 58
3-9 مروری بر روشهای عددی 61
3-9-1 روش حل تفکیکی 62
3-9-2 روش حل پیوسته 64
3-9-3 خطی سازی: روش ضمنی و روش صریح 65
3-9-4 انتخاب حل کننده 67
3-10 خطی سازی 69
3-10-1 روش بالادست مرتبه اول 70
3-10-2 روش بالادست توان-پیرو 70
3-10-3 روش بالادست مرتبه دوم 72
3-10-4 روش QUICK 73
3-11 شکل خطی شده معادله گسسته شده 74
3-12 مادون رهایی 75
3-13 حل کننده تفکیکی 75
3-13-1 گسسته سازی معادله ممنتوم 75
3-13-1-1 روش درونیابی فشار 76
3-13-2 گسسته سازی معادله پیوستگی 77
4-13-3 پیوند 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 سازی 81
3-14-1 مرتبه اول و مرتبه دوم 81
3-14-2 روش های توان- پیرو و QUICK 82
3-14-3 انتخاب روش درونیابی فشار 82
3-15 انتخاب روش پیوند فشار- سرعت 83
3-15-1 SIMPLE و SIMPLEC 83
3-15-2 PISO 84
3-17 مدلسازیهای وابسته به زمان 84
3-17-1 گسسته سازی وابسته به زمان 85
3-17-2 انتگرال گیری زمانی ضمنی 85
3-17-3 انتگرالگیری زمانی صریح 86
3-17-4 انتخاب اندازه بازه زمانی 87
3-18 انتخاب روشهای 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
بررسی نتایج عددی 92
4-1 اعتبار سنجی 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 فعالیت های پیشنهادی برای ادامه کار ……………………………………………………………………….. 126
مراجع 127

فهرست شکل ها
عنوان شماره صفحه

شکل 1-1 دیدگاه کلی ذخیره انرژی حرارتی 9
شکل 1-2 دستهبندی مواد تغییر 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- رژیمهای جریان گاز بر پایهی عدد نادسن. 28
شکل 2-3- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی نسبت به زمان برای مخلوط آب اکسید مس [8]. 32
شکل 2-4- افزایش انباشتگی نانوذرات باافزایش زمان برای مخلوط آب اکسیدمس (1/0=?) الف) 20 دقیقه ب) 60 دقیقه ج) 70 دقیقه [8] 32
شکل 2-5- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی نسبت به نسبت حجمی ذرات نانو [10] 33
شکل 2-6- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به نسبت حجمی و اشکال متفاوت نانوذرات برای مخلوط آب – اکسید آلومینیم [14]. 35
شکل 2-7- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به ضخامت لایه سیال پیرامون نانوذرات [16 و 17]. 36
شکل 2-8- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به دما برای مخلوط آلومینیوم-آب [12] 36
شکل 2-9- افزایش رسانایی گرمایی K بخاطر افزایش نسبت حجمی از توده های با رسانایی بالا. نمودار شماتیک به ترتیب موارد زیر را نشان می دهد. (I) ساختار قرارگیری بصورت فشرده FCC از ذرات (II) ترکیب قرارگیری مکعبی ساده (III) ساختار بی نظم ذرات که در تماس فیزیکی با هم قرار دارند (IV) توده از ذرات که بوسیله لایه نازکی از سیالی که اجازه جریان گرمای سریع در میان ذرات را می دهد از یکدیگر جدا شده اند. 41
شکل 2-10- شکل هندسه مورد نظر 49
شکل 3-1: بررسی انتقال حرارت در هندسه مورد نظر 57
شکل 3-2- نمای کلی مراحل حلکننده تفکیکی 64
شکل 3-3- نمای کلی حل کننده پیوسته 65
شکل 3-4- حجم کنترل استفاده شده برای نمایش گسستهسازی 70
شکل 3-5- تغییر متغیر بین X=0 و X=L (معادله 4-21) 72
شکل 3-6- حجم کنترل یک بعدی 74
شکل 3-7- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در گراشف 105 و نسبت حجمی 1/0 برای مشهای مختلف 89
شکل 3-8- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در گراشف 105 و نسبت حجمی 1/0 برای گام های زمانی مختلف 90
شکل 4-1- توزیع ناسلت موضعی روی دیوارهی گرم 0.71=و 0=? الف) 105= ، ب) 106 = 94
ج) 107 = ]63[ 94
شکل4-2- مقایسه پروفیل دما در برش میانی حفره مربعی (2/6= ، 105= و 05/0= ? ) 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- پروفیلهای الف) دما و ب) سرعت در برش میانی حفره مربعی 98
شکل 4-7- تغییرات ناسلت موضعی
نانوسیال آب روی دیواره گرم در نسبت منظری (L/H=1) و105= برای نسبتهای حجمی 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 1/0?? در سه گراشف 105، 106 و 107 105
شکل 4-11- مدت زمان از بین رفتن اثر انتقال حرارت جابجایی در سیال خالص در گراشف 105 105
شکل 4-12- مقایسه مدت زمان ناچیز شدن اثر انتقال حرارت جابجایی در سیال خالص و نانو سیال با در صد حجمی ذرات نانو 1/0?? و 2/0?? در گراشف 105 106
شکل 4-13- مقایسه اثر انتقال حرارت جابجایی 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 =?T ب C ? 30 =?T ج) C ? 50 =?T د) C ? 80 =?T 111
شکل 4-19- مقایسه خطوط همدما بین سیال خالص و نانوسیال آب در 05/0= ? و نسبت منظریهای مختلف 112
شکل 4-20- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال الف) برای نسبت های منـــظریهای مختلف ب) برای نسبت های منـــظریهای 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 سیال پایهی 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

مطلب مشابه :  تلفن همراه، ارتکاب جرم، استفاده از تلفن همراه، انتخاب عاقلانه

فهرست جدول ها
عنوان شماره صفحه
جدول 1-1 نقطه ذوب و گرمای نهان پارافین‌ها 13
جدول 1-2- نقطه ذوب و گرمای نهان غیر پارافین‌ها 14
جدول 1-3- نقطه ذوب و گرمای نهان هیدراتهای نمک 16
جدول 1-4- نقطه ذوب و گرمای نهان فلزات 17
جدول 1-5- نقطه ذوب و گرمای نهان اوتکتیکها 17
جدول 3-1 الگوریتمهای حل انتخاب شده 88
جدول 4-1-خواص ترموفیزیکی سیالات و نانوذرات 92
جدول 4-2 خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی مختلف 93
جدول 4-3 مقادیر 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= ? 115
جدول 4-5- خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی 2/0، 1/0، 0= ? 121

لیست علائم و اختصارات

H
ارتفاع حفره
T
دما
Tc
دمای دیواره سرد
Th
دمای دیواره گرم
V
حجم
S
سطح
K
ضریب هدایت حرارتی
ks
ضریب هدایت حرارتی ذره نانو
kl
ضریب هدایت حرارتی ماده تغییر فاز دهنده
L
طول حفره

ظرفیت گرمایی ویژه
P
فشار

قطر ذرات نانو
Pr
عدد پرانتل
Pe
عدد پکلت
Ra
عدد رایلی
Re
عدد رینولدز
Gr
عدد گراشف
Kn
عدد نادسن
Nu
عدد ناسلت
L
گرمای نهان
U
مولفه سرعت افقی در راستای x
V
مولفه سرعت عمودی در راستای y
VF
نسبت حجمی ذرات نانو به سیال
AR
نسبت منظری ( (L/H
?
چگالی
?
نسبت انبساط حجمی

نسبت حجمی ذرات نانو به سیال
?
نفوذ حرارتی
?
ویسکوزیته سینماتیکی
?
ویسکوزیته دینامیکی مولکولی
S
جامد
L
سیال

فصل اول
مقدمه

1-1 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 صور
ت 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 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 2030 درحدود 57 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

Leave a Comment