: بررسي آزمايشگاهي تأثير شكل نانوذرات اكسيد آهن بر عملكرد حرارتي كلكتور خورشيدي جذب مستقيم

دانشگاه ولي عصر(عج)

كارشناسي ارشد

يكي از متداول‌ترين راه‌هاي مهار انرژي خورشيدي استفاده از كلكتور‌هاي خورشيدي مي‌باشد. در اين راستا يكي از استراتژي‌هاي افزايش راندمان كلكتورهاي خورشيدي استفاده از نانوسيال به جاي سيالات پايه رايج است. هدف اصلي از اين پايان‌نامه استفاده از نانوسيال اكسيد آهن با خواص اپتيكي بهبود يافته در كلكتور خورشيدي جذب مستقيم است. تمام آزمايش‌ها و نتايج بر پايه مقايسه سه شكل مختلف نانوذرات اكسيد آهن به‌صورت تيغه‌اي، كروي و هشت‌وجهي جهت‌دهي شد. ابتدا سه نوع نانوسيال با مورفولوژي متفاوت از نانوذرات در غلظت‌هاي مختلف 005/0، 01/0 و 02/0 درصد حجمي تهيه شده و سپس از نقطه نظر پايداري و توزيع اندازه ذرات معلق خصلت‌يابي شدند. نتايج حاكي از پايداري فوق‌العاده نمونه‌هاي نانوسيال در حضور سورفكتانت داشت، به طوري كه بعد از گذشت زمان‌هاي طولاني هيچ‌گونه ناپايداري كلوئيدي مشاهده نگرديد. اندازه گونه‌هاي معلق به كمك آناليز DLS در هر سه نمونه در مقياس نانومتري اندازه‌گيري شد. خواص اپتيكي به خصوص ضريب خاموشي نانوسيالات به كمك يك دستگاه اسپكتروفوتومتر بر اساس قانون بير-لامبرت تعيين شد. نتايج نشان داد كه نانوسيالات اكسيد آهن در منطقه نور مرئي جذب مطلوبي داشتند. همچنين نانوسيال با ذرات تيغه‌اي شكل در بين دو شكل ديگر بيشترين درصد ذخيره انرژي خورشيدي را از خود نشان داد. به‌عنوان مثال در غلظت %02/0 نانوسيال تيغه‌اي توانايي ذخيره %6/98 انرژي خورشيدي در ضخامت 2 سانتي‌متر را داشت كه در همين شرايط درصد ذخيره انرژي در نانوسيال كروي 4/97 و در نانوسيال هشت‌وجهي 3/92 به دست آمد. اين نتيجه مربوط به بيشتر بودن مساحت سطح ذرات تيغه‌اي نسبت به كروي و هشت‌وجهي بود. براي بررسي و مقايسه خواص نوري-حررتي نانوسيالات از دو سيستم كلكتور خورشيدي يكي به‌صورت ناپيوسته و ديگري به‌صورت پيوسته (جريان در حال گردش) استفاده گرديد. نتايج كلكتور خورشيدي ناپيوسته حاكي از بهتر بودن عملكرد تبديل نوري –حرارتي نانوسيال تيغه‌اي نسبت به دو شكل ديگر داشت. به‌ عنوان مثال، بازده تبديل انرژي در كلكتور ناپيوسته بعد از يك ساعت در معرض تابش در غلظت‌هاي %005/0، %01/0 و %02/0 درصد از نانوسيال-تيغه اي به ترتيب 58/0، 73/0 و 82/0 به دست آمد و اين در حالي بود كه راندمان كلكتور با آب خالص تنها 37/0 حاصل شده بود. يك سيستم كلكتور خورشيدي پيوسته در مقياس آزمايشگاهي بر اساس استاندارد ASHRE بر پاشد و نمونه‌ها در اين سيستم نيز مورد آزمايش قرار گرفتند. به‌عنوان يك نتيجه، ماكزيمم بازده كلكتور به كمك نانوسيال تيغه‌اي در غلظت %02/0 و در دبي 198 ميلي‌ليتر بر دقيقه به مقدار 62/0 به دست آمد.

176559

دانشگاه وليعصر رفسنجان

عليرضا طالبي زاده رفسنجاني

مهندسي شيمي

سيد محمدصادق حسيني