عنوان :
ساخت و مشخصه يابي مواد تغيير فاز دهنده دما بالا براي بازيافت تلفات انرژي حرارتي تشعشعي در فرايند نورد گرم فولاد
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي خوردگي و حفاظت از مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده،76ص. : مصور،جدول،نمودار
توصيفگر ها :
مواد تغيير فاز دهنده , گرماي نهان , انتقال حرارت , ميكروكپسول هاي معدني-معدني حاصل از سوسپانسيون
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/02/23
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد و متالورژي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/02/24
چكيده فارسي :
امروزه با توجه به افزايش نياز به انرژي و محدوديت سوخت هاي فسيلي به عنوان منابع تجديد ناپذير و آلاينده هاي زيست محيطي، نياز به استفاده از منابع انرژي تجديدپذير بيشتر احساس مي شود. يكي از انرژي هايي كه كاربرد آن رو به افزايش است، انرژي حرارتي است. سيستم هاي ذخيره ساز انرژي حرارتي، پتانسيل لازم براي صرفه جويي و كاهش اثرات منفي مصرف انرژي بر محيط زيست را فراهم آورده اند. انرژي حرارتي را مي توان به دو روش گرماي محسوس و نهان در مواد و سيستم هاي مختلف ذخيره كرد. يكي از مهم ترين و رايجترين روش هاي ذخيره سازي انرژي حرارتي، استفاده از مواد تغيير فاز دهنده است. اين مواد در حين تغيير فاز، انرژي حرارتي را به صورت گرماي نهان ذخيره نموده و در مواقع لزوم انرژي را آزاد مي كنند. مواد تغيير فازدهنده بدون استفاده از تجهيزات مكانيكي و به صورت كاملاً هوشمند و تنها از طريق تمايل ذاتي به تغيير فاز، به طور طبيعي خود را با نوسانات حرارتي محيط تطبيق داده وكاهش مصرف انرژي را به دنبال دارند. مشكلي كه سبب كاهش عملكرد اين مواد مي شود، ظرفيت گرمايي ويژه و ضريب هدايت حرارتي پايين آن ها است. در پژوهش حاضر در راستاي تسهيل انتقال حرارت، پارافين و نمك يوتكتيكي به عنوان مواد تغيير فاز دهنده به وسيله روش خودمونتاژ در بستر پوسته كلسيم كربناتي قرار گرفتند كه به ترتيب باعث شكلگيري ميكروكپسولهاي آلي- معدني و ميكروكپسولهاي معدني- معدني شد. محصولات حاصل از سنتز شامل سوسپانسيون در دو حالت رقيق و غليظ و رسوب است. ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FESEM)، پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FT-IR) و جهت بررسيهاي مورفولوژِي، فازي و اطمينان از ايجاد پيوندها انجام شد. همچنين آزمونهاي گرماسنجي روبشي افتراقي (DSC) و آزمون هدايت حرارتي براي ارزيابي رفتار حرارتي ميكروكپسولها مانند نقطه ذوب، نقطه انجماد و ظرفيت گرمايي انجام گرفت. نتايج نشان ميدهد تصاوير ريزساختاري حاصل از سوسپانسيون رقيق توزيع مناسبي از ميكروكپسولها را نسبت به سوسپانسيون غليظ و رسوب نشان داد. از طرفي استفاده از آون اتمسفر خلاء به سبب حذف عامل كشش سطحي بهبود مورفولوژي ميكروكپسول ها را نسبت به اتمسفر هوا رقم زد. نتايج آزمون گرماسنجي روبشي افتراقي نشان داد كه ميكروكپسول هاي معدني- معدني حاصل از سوسپانسيون سازگاري شيميايي و پايداري حرارتي خوبي در محدوده دماي 800-400 درجه سانتيگراد دارند. ميكروكپسولهاي موجود در سوسپانسيون با داشتن گرماي نهان بالا قابليت ذخيرهسازي انرژي حرارتي در دماي بالا را از خود نشان دادند. در آزمون هدايت حرارتي، سوسپانسيون حاوي ميكروكپسول هاي معدني- معدني نسبت به رسوب در دماهاي مختلف از ضريب هدايت حرارتي بالاتري برخوردار بود. بنابراين ميكروكپسولهاي مواد تغيير فاز دهنده معدني- معدني حاصل از سوسپانسيون قابليت بالايي جهت كاربردهاي ذخيره انرژي حرارتي را دارد.
چكيده انگليسي :
Nowadays, due to the increasing demand for energy and the limitations of fossil fuels as non-renewable and environmentally polluting sources, the need for using renewable energy sources is felt more than ever. One of the energy sources that is increasingly being used is thermal energy. Thermal energy storage systems provide the necessary potential for energy saving and reducing the negative effects of energy consumption on the environment. Thermal energy can be stored in materials and various systems by two methods of sensible and latent heat. One of the most important and common methods of thermal energy storage is the use of phase change materials. These materials store thermal energy as latent heat during phase change and release energy when needed. Phase change materials adapt themselves to thermal fluctuations naturally and intelligently without the use of mechanical equipment and only through their inherent tendency to phase change, resulting in energy savings. The problem that reduces the performance of these materials is their low specific heat capacity and thermal conductivity coefficient. In this study, paraffin and eutectic salt were used as phase change materials by the self-assembly method on a calcium carbonate shell bed to facilitate heat transfer. The resulting products of the synthesis included organic-mineral and mineral-mineral microcapsules. The microstructure images obtained from the dilute suspension showed a suitable distribution of microcapsules compared to the thick suspension and sediment. Field emission scanning electron microscope (FESEM), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were performed to check the morphology, phase and ensure the formation of bonds. Also, differential scanning calorimetry (DSC) and thermal conductivity tests were performed to evaluate the thermal behavior of microcapsules such as melting point, freezing point and heat capacity. The results show that the microstructure images obtained from the dilute suspension showed a proper distribution of microcapsules compared to the thick suspension and sediment. On the other hand, the use of vacuum atmosphere oven improved the morphology of microcapsules compared to air atmosphere due to the removal of the surface tension factor. The results of the differential scanning calorimetry test showed that the mineral-mineral microcapsules obtained from the suspension have good chemical compatibility and thermal stability in the temperature range of 400-800 degrees Celsius. The microcapsules in the suspension, having a high latent heat, showed the ability to store thermal energy at a high temperature. In the thermal conductivity test, the suspension containing mineral-mineral microcapsules had a higher thermal conductivity coefficient than the sediment at different temperatures. Therefore, microcapsules of inorganic-inorganic phase change materials obtained from suspension have a high capability for thermal energy storage applications.
استاد داور :
مهران نحوي , عباس بهرامي