جناب آقای مهندس امیرحسین عدالت پور دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران، از رساله خود با عنوان « مطالعه عددی و تجربی عملکرد کلکتور خورشیدی جذب مستقیم با صفحات لیزرکاری شده و نانوسیال هیبریدی »‏‎ ‎به راهنمایی جناب آقای دکتر سید مصطفی حسینعلی پور در تاریخ 1404/10/24 ساعت 11:00 دفاع خواهد نمود‎.

استاد راهنما: دکتر سید مصطفی حسینعلی پور / دکتر

استاد مشاور: دکتر مهدی مقیمی

اساتید داور داخلی: دکتر حمید صفاری / دکتر حبیب اله اکبری

اساتید داور خارجی: دکتر وحید اصفهانیان / دکتر حسین صیادی

با توجه به لزوم استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در عصر جدید، انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع نامحدود و در دسترس، گزینه ایده‌آلی است. برای بهره‌برداری از این انرژی در مصارف آزمایشگاهی یا صنعتی، کلکتورهای سهموی جذب مستقیم و جذب غیر مستقیم کاربرد زیادی دارند. در این پژوهش، با اعمال تغییراتی روی لوله جاذب و سیال جاذب حرارت، برای افزایش بازده کلکتور خورشیدی جذب مستقیم سهموی اقدام شد. برای اصلاح سطح از فرآیند لیزرکاری پالسی فایبر بر روی سطح مسی استفاده شد. این فرآیند از طریق مکانیزم‌های فوتوترمال سریع شامل ذوب و تبلور مجدد سطح، تشکیل ساختارهای تناوبی لیزری و رشد لایه‌های نازک اکسید، باعث اصلاح مورفولوژی سطح و ایجاد خواص شبه‌فراسطحی گردید. در نهایت با افزایش جذب طیفی و کاهش بازتاب، کارایی سطح مس به ‌عنوان جاذب خورشیدی ارتقا پیدا کرد. الگوهای مختلفی شامل الگوی خط عمودی، دایره‌ای و خط افقی بر روی سطح مسی پیاده‌سازی شدند تا در لوله‌ی جاذب کلکتور مورد آزمایش قرار بگیرند. در بخش اصلاح سیال، نانوذرات سیلیکن دی‌اکسید، آلومینیوم اکسید، تیتانیوم دی‌اکسید و نانولوله کربنی چند دیواره مورد مطالعه قرار گرفتند و در نهایت، نانوسیال هیبریدی از میان مؤثرترین این نانوذرات در بهبود ویژگی‌های ترمواپتیکال سیال عامل انتخاب و تهیه شد. پارامترهای اصلی مورد بررسی شامل بازده حرارتی، افت فشار و فاکتور عملکرد می‌باشند. بیشترین بازدهی حرارتی برای آب، سطوح لیزرکاری شده و نانوسیال هیبریدی به ترتیب برابر با 95/21، 99/38 و 68/49 درصد حاصل شده است. با توجه به افت فشار پایین نانوسیالات، حداقل فاکتور عملکرد برای آن‌ها برابر با 3/1 حاصل گردید در حالیکه حداکثر این فاکتور برای سطوح لیزرکاری شده برابر با 08/1 حاصل شد. اثر استفاده ترکیبی از نانوسیال هیبریدی و سطح لیزرکاری شده بهینه نیز مورد بررسی قرار گرفته است و بیشترین بازده حرارتی برای این حالت برابر با 12/53 درصد حاصل گردید. پارامترهای دیگری شامل بازده اگزرژی، میزان کاهش آلاینده‌های زیست محیطی و هزینه سطحی تولید انرژی نیز برای حالت‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفتند.

کلمات کلیدی:

کلکتور خورشیدی، انرژی خورشیدی، نانوسیال، نانوسیال هیبرید، کلکتور سهموی، کلکتور جذب مستقیم، لیزرکاری