Экспериментальное и TDDFT-моделирование тепловых характеристик и оптимизации энтропии материалов Williamson Cu

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 18130 (2022 г.) Цитировать эту статью

768 Доступов

26 цитат

Подробности о метриках

Текущее исследование уделяет особое внимание оценке энтропии в пористой среде потока наножидкости Уильямсона (WNF) мимо экспоненциально расширяющейся горизонтальной пластины с солнечным коллектором с параболическим желобом (PTSC). Два типа наножидкостей, такие как медь-метанол (Cu-MeOH) и глинозем-метанол (Al2O3-MeOH), были протестированы, обсуждены и построены графически. Изготовленные наночастицы изучаются с использованием различных методов, включая метод TDDFT/DMOL3 в качестве моделирования и измерения SEM в качестве экспериментального метода. Длины центроидов димера составляют 3,02 Å, 3,27 Å и 2,49 Å для (Cu-MeOH), (Al2O3-MeOH) и (Cu-MeOH-αAl-MOH) соответственно. Адекватные преобразования подобия были применены для преобразования уравнения в частных производных (ЧДУ) в нелинейные обыкновенные дифференциальные уравнения (ОДУ) с соответствующими граничными ограничениями. Увеличение чисел Бринкмана и Рейнольдса увеличивает общую энтропию системы. Параметр WNF увеличивает скорость нагрева в PTSC. Термический КПД Cu-MeOH выше, чем у Al2O3-MeOH, минимум на 0,8% и максимум на 6,6% при различных значениях параметров.

В настоящее время никто не может отрицать насущную необходимость найти возобновляемый и устойчивый источник энергии для производства электроэнергии, который обеспечит удовлетворение огромного спроса на энергию. Таким образом, солнечная энергия считается самым большим ресурсом по сравнению с другими формами возобновляемых источников энергии. Основная цель солнечной энергии — поглощать больше солнечной энергии, чтобы сконцентрироваться на повышении рабочей температуры. Хорошо известными эффективными концентрирующими солнечными системами, которые могут достигать повышенных температур, являются линейные коллекторы Френеля, центральная башня, тарельчатые коллекторы и параболические желоба. В последние годы были широко исследованы и испытаны несколько форм параболических желобных коллекторов с целью найти устойчивый источник энергии для выработки электроэнергии. Помимо параболических конструктивных параметров коллектора, исследователи сейчас сосредоточены на модификации трубок-поглотителей. Эффективность коллектора повышается за счет способности поглощения солнечной энергии поглощающей трубой. Абсорбционная труба расположена между рабочей жидкостью и солнечным излучением, которое нагревает трубку абсорбера. поглощение солнечной энергии позволяет трубке поглотителя нагреваться. Затем тепло передается жидкости посредством конвекционного процесса, проходя через внешнюю сторону абсорбционной трубки к ее внутренней стороне. Промежуточные потери тепла из-за режимов теплопередачи с поверхности горячей трубки абсорбера в атмосферу приводят к снижению производительности коллектора. Область энергичных исследований1 направлена на оптимизацию гелиакического поглощения этих жидкостей.

В фотоэлектрических панелях с термопоглощением и улучшенными оптическими свойствами наножидкости являются подходящей заменой традиционных рабочих жидкостей. Согласно имеющимся исследованиям выяснилось, что были проведены многочисленные анализы для изучения термического повышения эффективности PTSC с использованием различных наночастиц. В последние годы наножидкости, представляющие собой комбинацию чисто жидких и металлических наночастиц, привлекли значительное внимание из-за их необычайных теплофизических свойств. Акбарзаде и Валипур2 исследовали термическое улучшение параболических желобов с наножидкостью. Наножидкость готовили по двухэтапному протоколу для анализа при концентрации частиц 0,05%, 0,1% и 40,3%. Они проанализировали, что меньшие концентрации приводят к выравниванию эффективности устройства. Сахин и др.3 показали, что бинарные наножидкости обладают более хорошими свойствами, чем обычные наножидкости. Правильная дисперсия наночастиц является важной проблемой для достаточного поглощения солнечной энергии. Интенсивный обзор наножидкостей был изучен Саркаром и др.4. Использование наножидкости Al2O3/синтетического масла широко исследовалось многими исследователями. Правильная гибридизация может сделать гибридные наножидкости чрезвычайно перспективными для улучшения теплопередачи. Ван и др.5 доказали, что использование наножидкости Al2O3/синтетическое масло в качестве рабочей жидкости может значительно снизить температурные градиенты в абсорбере. Они обнаружили, что рост концентрации частиц приводит к уменьшению деформации поглотителя.

0\) and \({A}_{1}\) denote the additional stress tensor, the zero-shear rate, the infinite-shear rate, fixed-time, and 1st tensor of Rivlin-Erickson, correspondingly; and \(\widetilde{\gamma }\) can be specified as follows :/p>0\)./p>\) 0 per example, we have found \({\kappa }_{nf}^{*}>{\kappa }_{nf}\), causing an incrementation in the temperature boundary-layer as shown in Fig. 9a. Figures 8b and 9b depict the combined effect of \({N}_{r}\) and \(\epsilon\) on entropy profiles related to methanol-based nanofluids. The velocity profile remains unchanged, however, the nanofluid entropy progresses with variations of \({N}_{r}\) and \(\epsilon\). Furthermore, Table 5 reveals that at the plate, the heat interchange ratio for \(\epsilon\) becomes lower in the case of Cu-methanol and Al2O3-methanol whereas the velocity gradient stays constant./p>0)\) in both thermal and hydrodynamic boundary layers. During the aspiration process, a great amount of fluid flows out of porous media, which explains the reduction in thickness of both thermal and hydrodynamic boundary-layers. That is the physical explanation for why the speed and heat of the model are constrained to be lower. In contrast, the injection behavior will be opposite in the case of \((S<0)\), causing an improvement of the temperature boundary-layer by the heated fluid passing through the wall toward the fluid located within the boundary layer. As shown in Table 5, speed and temperature ramps will increase as \(S\) value increases. The higher the Nusselt number causes the greater accomplishment and efficacy of the solar collector using PTSC. Because of the large proportion of fluid transferred, entropy effects inside the system will be amplified due to higher suction. Similarly, it has been noted that the lowest relative proportion of \(S>0\) is shown on point 1.3 and the highest on point 3.0./p>