شبیه‌سازی و بهینه‌سازی مدیریت گرمایی در لوله‌هایL شکل پوشش داده‌شده با نانوالیاف مواد تغییر فازدهنده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشگاه شیراز

3 دانشگاه صنعتی شیراز

چکیده

در اینپژوهش، نانوالیاف مواد تغییر فازدهنده (پلی­اتیلن­گلایکول بهعنوان مادۀ تغییر فازدهنده و پلی آمید6 بهعنوان نگهدارنده) در یکلولۀ L شکل، در شرایط مختلف و به‌کمک نرم­افزار کامسول شبیه­سازی شدهاست.برای این منظور، آب در دمای 100 درجۀ سلسیوس در داخل یکلولۀ L شکل قرار داده شده و اطراف محفظه با لایۀ نازکی از نانوالیاف پلی­اتیلن گلایکول- پلی­آمید پوشانده شدهاست. در ادامه، خواص ترموفیزیکی چندسازۀ نانوالیاف مواد تغییر فازدهنده در درصدهای مختلف وزنی بررسی شده و اثرهای تغییرات دما، چگالی، گرانـروی و ضـریب هـدایت حرارتی بـر روی آن­ها، باهـم مقایسـه شده‌است. نتیجه‌های پژوهش نشانداد که مناسب‌ترین سامانه برای مدیریت گرمایی، مربوط به نانوچندسازۀ مواد تغییر فازدهنده با بیشترین درصد وزنی پلی­اتیلن گلایکول است.همچنین، استفاده از نانوالیاف مواد تغییر فازدهنده در بهبود مدیریت حرارتی و کنترل دما بسیار مؤثر هستند و می­توانند بهعنوان مواد مناسب برای ذخیره­سازی و انتقال انرژی بهکار برده شوند.

کلیدواژه‌ها


 

[1]       IEA, "World energy outlook 2010", International Energy Agency, (2010).
]2[       شیخ جابری، ف.، شریعتی­نیاسر، م.، "استفاده از فناوری نانو در ذخیره­سازی انرژی حرارتی"، فناوری نانو، سال دهم، 165، 16-20، (1390).
[3]      سیف­پور، م.، نوری، م.، مختاری، ج.، "مواد تغییر فازدهنده و کاربرد آنها در منسوجات"، مجلۀ علوم و فناوری نساجی، دورۀ اول، 1، 10-18، (1390).
[4]       Pielichowska, K., Pielichowski, K., "Phase change materials for thermal energy storage", Journal of Progress in Material Science, 65, pp. 67-123, (2014).
[5]       Babapoor, A., Azizi, M., Karimi, G., "Thermal management of a Li-ion battery using carbon fiber-PCM composites", Applied Thermal Engineering, 85, pp. 281-290, (2015).
[6]       Babapoor, A., Karimi, G., Khorram, M., "Fabrication and characterization of nanofiber-nanoparticle-composites with phase change materials by electrospinning", Applied Thermal Engineering, 99, pp. 1225-1235, (2016).
[7]       Babapoor, A., Karimi, G., Sabbaghi, S., "Thermal characteristic of nanocomposite phase change materials during solidification process", Journal of Energy Storage, 7, pp. 74-81, (2016).
[8]       Karimi, G., Azizi, M., Babapoor, A., "Experimental study of a cylindrical lithium ion battery thermal management using phase change material composites", Journal of Energy Storage, 8,
pp. 168–174, (2016).
[9]      حسینی، م.، ﻣﺤﻤﺪﯾﻮن، م.، مرتضوی، س.، "ﺑﺮرﺳﯽ اﻧﺘﻘﺎل ﺣﺮارت و ﺗﺤﻠﯿﻞ اﮔﺰرژی ﻣﺒﺪل ﺣﺮارﺗﯽ دو ﻟﻮﻟﻪای ﻣﺠﻬﺰ ﺑﻪ آﺷﻔﺘﻪﺳﺎز ﺑﺎ بکارﮔﯿﺮی ﻧﺎﻧﻮﺳﯿﺎل TiO2"، مجلۀ تحقیقاتی مواد نانوکامپوزیتی، دورۀ هشتم، 25، 41-51، (1395).
[10]    اکبری خرمی، ح.، کیان‌پور راد، م.، واعظی، ر.، "ﺳﻨﺘﺰ ﻧﺎﻧﻮاﻟﻴﺎف ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺘﻲ SnO2/ZnO ﺑﻪ روش اﻟﻜﺘﺮورﻳﺴﻲ و ﺑﺮرﺳﻲ ﻋﻮاﻣﻞ ﻣؤﺛﺮ ﻣﺤﻠﻮﻟﻲ و فرایندی ﺑﺮ ﻣﻮرﻓﻮﻟﻮژی ﻧﺎﻧﻮاﻟﻴﺎف ﺣﺎﺻﻞ"، مجلۀ تحقیقاتی مواد نانوکامپوزیتی، دورۀ دوم، 5، 1-11، (1389).
[11]      Babapoor, A., Karimi, G., Golestaneh, S. I., Ahmadi, M., "Coaxial electro-spun PEG/PA6 composite fibers: fabrication and characterization", Applied Thermal Engineering, 118, pp. 398-407, (2017).
[12]      Golestaneh, S. I., Karimi, G., Babapoor, A., Torabi, F., "Thermal performance of co-electrospun fatty acid nanofiber composites in the presence of nanoparticles", Applied Energy, 212, pp. 552-564, (2018).
[13]    باباپور، ع.، مسعودی ریحان، م.، "مروری بر مواد تغییر فازدهنده به‌عنوان منبع ارزشمند انرژی"، پنجمین کنفرانس انرژی­های تجدید­پذیر، پاک و کارآمد، تهران، اسفند (1392).
[14]     Cari, L., White, R., "Mathematical modeling of a lithium ion battery with thermal effects in COMSOL Inc. Multiphysics (MP) software", Journal of Power Sources, 196, p. 5985-5989, (2011).
[15]    باباپور، ع.، بخشوده­نیا، ی.، بخشوده­نیا، م.، "مروری بر مدلسازی عددی و آنالیز کاربرد مواد تغییر فازدهنده در ساختمان جهت کاهش مصرف انرژی"، پنجمین کنفرانس انرژی­های تجدیدپذیر، پاک و کارآمد، تهران، اسفند (1392).
[16]     Samimi, F., Babapoor, A., Azizi, M., Karimi, G., "Thermal management analysis of a Li-ion battery cell using phase change material loaded with carbon fibers", Energy, 96, pp. 355-371, (2016).
[17]    باباپور، ع.، پیشکارآذری، ر.، گلستانه، ا.، قاضی طباطبائی، ز.، "شبیه‌سازی مدیریت حرارتی مواد نانوکامپوزیت تغییر فازدهنده توسط تکنیک CFD"، نشریۀ شیمی و مهندسی شیمی ایران، دورۀ 37، 4، (1397).
[18]    باباپور، ع.، کریمیان، ف.، کریمی، غ.، "مدلسازی عددی کاربرد نانومواد تغییر فاز دهنده"، کنفرانس ملی مهندسی مکانیک، ملایر، ایران، (1392).
[19]    باباپور، ع.، هروی، م.، محمودی، م.، کریمی، غ.، "مدیریت گرمایی در باتری­های یون لیتیوم با استفاده از مواد تغییر فازدهنده"، کنفرانس ملی مهندسی مکانیک، ملایر، ایران، (1392).
 
[20]     Bahari, M., Najafi, B., Babapoor, A., "Evaluation of α-AL2O3-PW nanocomposites for thermal energy storage in the agro-products solar dryer", Journal of Energy Storage, 28, (2020).
[21]     Haghighi, A., Babapoor, A., Azizi, M., Javanshir, Z., Ghasemzadeh, H., "Optimization of the thermal performance of PCM nanocomposites", Journal of Energy Management and Technology (JEMT), 4,
pp. 14-19, (2020).
[22]     Sakkaki, M., Sadegh Moghanlou, F., Parvizi, S., Baghbanijavid, H., Babapoor, A., Shahedi Asl, M., "Phase change materials as quenching media for heat treatment of 42CrMo4 steels", Journal of Central South University, (2019).
[23]    باباپور، ع.، کریمی، غ.، "سنتز و بررسی پایداری حرارتی نانومواد تغییرفاز دهندۀ هسته-پوسته دوغابی"، نشریۀ شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1397).
[24]     Sabahi Namini, A., Ahmadi, Z., Babapoor, A., Shokouhimehr, M., Shahedi Asl, M., "Microstructure and thermomechanical characteristics of spark plasma sintered TiC ceramics doped with nano-sized WC", Ceramics International, 45, pp. 2153–2160, (2019).
[25]    حقیقی، ع.، باباپور، ع.، "استفاده از انرژی­های تجدیدپذیر راهی مؤثر جهت کاهش آلودگی محیط زیست"، نشریۀ دوفصلنامۀ انرژی‌های تجدیدپذیر و نو، سال پنجم، 9،
40-50، (1397).