عنوان

سنتز و شناسایی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و بررسی تاثیر اندازه، مورفولوژی و جهت گیری کریستالی آنها در قالب نانوسیال بر عملکرد کالکتورهای خورشیدی صفحه تخت و استوانه ای

Number

پ۲۴۲۱۷

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

سنتز و شناسایی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و بررسی تاثیر اندازه، مورفولوژی و جهت گیری کریستالی آنها در قالب نانوسیال بر عملکرد کالکتورهای خورشیدی صفحه تخت و استوانه ای

First Statement of Responsibility

زهرا ولی زاده ضیائی

Name of Publisher, Distributor, etc.

شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۳۹۹

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۰۵ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

شیمی گرایش نانوشیمی

Date of degree

۱۳۹۹/۱۱/۲۶

Text of Note

اهمیت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر منجر به افزایش چشمگیر تعداد تحقیقات در زمینه افزایش بازده سیستم هایی شده که از این انرژی ها استفاده می کنند. کالکتورهای خورشیدی صفحه تخت یکی از پرکاربردترین نوع این سیستم ها می باشند. در این کار پژوهشی، هدف بررسی رفتار حرارتی نانوذرات سنتز شده دی اکسید تیتانیوم با اندازه های مختلف و با موفولوژی و جهت گیری کریستالی خاص به صورت غلظت مشخصی از نانوسیال در کالکتورهای خورشیدی صفحه تخت و استوانه ای و مقایسه آن با رفتار حرارتی نانوذرات تجاری دی اکسید تیتانیوم می باشد. به این منظور در این پژوهش، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم فاز آناتاز با اندازه های متوسط 6 و 10 و 12 نانومتر و مورفولوژی و جهت گیری کریستالی (001) و (101)، با استفاده از روش سولوترمال سنتز شد و سپس رفتار حرارتی آنها در قالب نانوسیال در کالکتورهای خورشیدی صفحه تخت و استوانه ای بررسی گردید. ابتدا شناسایی فیزیکی نانوساختار های سنتز شده با تکنیک هایی نظیر میكروسكوپی الكترونی عبوري (TEM) و طیف سنجی پراش پرتو ایكس (XRD) انجام شده و سپس نانوسیالی با غلظت مشخص 25/0% ، از این نانوذرات سنتز شده و همچنین نانوذرات تجاری در سیال پایه آب تهیه شد. رفتار حرارتی نانوسیال های تهیه شده به عنوان سیال سرویس در کالکتورهای صفحه تخت و استوانه ای در دو مرحله جذب با مدت زمان 120، 180 و240 و واجذب با مدت زمان 240 دقیقه مطالعه شد.آب خالص نیز به عنوان سیال عامل در داخل لوله‌های درون کالکتور و مخزن ذخیره در گردش بود. نتایج تمام تست های انجام شده در هر دو کالکتور حاکی ازاین بود که استفاده از نانوسیال به عنوان سیال سرویس و جایگزین آب خالص، باعث افزایش راندمان جذب در کالکتورها می شود. با بررسی تاثیراندازه نانوذرات بر راندمان جذب کالکتورها نتیجه شد که روند راندمان جذب فقط با تاثیر اندازه نانوذرات قابل توجیه نیست، زیرا که تاثیر اندازه نانوذرات بر راندمان کالکتورها، تا حد زیادی تحت تاثیر اثر جهت گیری کریستالی آنهاست. بطوریکه اثر جهت گیری کریستالی به صورت چشمگیری در راندمان ها قابل مشاهده است. با بررسی تاثیر هندسه کالکتور بر راندمان جذب نیز، برای کالکتور استوانه ای مقادیر راندمان کمتری نسبت به کالکتور صفحه تخت گزارش شد. همچنین برای یک نانوسیال مشخص، با افزایش مدت زمان جذب، راندمان جذب کالکتور کاهش یافت. با توجه به اینکه مدت زمان جذب 120 دقیقه راندمان جذب بیشتری را به خود اختصاص داد مقادیر راندمان جذب در کالکتور صفحه تخت و استوانه ای در مدت زمان جذب 120 دقیقه به ترتیب در حضور سیال شاهد 02/64% ،14/54% ، درحضور نانوسیال حاوی نانوذرات 12 نانومتر 62/68 % ،76/73 % ، در حضور نانوسیال حاوی نانوذرات 10 نانومتری 24/64 %، 59/54 % در حضور نانوسیال حاوی نانوذرات 6 نانومتری 69/64 % ،58/55 % و در حضور نانوسیال حاوی نانوذرات تجاری 18 نانومتری 13/64% ،44/54% گزارش شد.

Text of Note

The significance of using renewable energy has led to huge amount of studies on increasing the efficiency of the systems using these energies. The flat plate solar collector (FPSC) is one of the most common types of these systems. The present work aims in investigating thermal behavior of synthesized TiO2 nanoparticle with different sizes, morphologies, and facet orientations in the form of certain concentration of nanofluid in flat plate and cylindrical solar collectors.The thermal behavior of as synthesized nanoparticles has been compared with commercially available TiO2 nanoparticles.In this study, TiO2 nanoparticles at anatase phase were synthesized with 6,10,12 nm and oriented facet as (001),(101) using solvothermal method. Thereafter, their thermal behavior was surveyed at nanofluid state in the flat plate and cylindrical solar collectors. First, the physical properties of the synthesized nanoparticles were characterized using Transmission electron microscopy (TEM) and X-ray powder diffraction (XRD). Thereafter, a nanofluid with the concentration of 0.25% was prepared from the as synthesized nanoparticles in water. Thermal behavior of the prepared nanofluids as a service fluid in the flat plate and cylindrical collectors was studied in 2 steps including (1) absorption stages at 120, 180, and 240 minutes and also (2) desorption stage at 240 minutes. Purified water also circulated as the operating fluid inside the pipes and storage tank of the collector. The results indicated that using nanofluid as a service fluid instead of purified water leads to increasing the absorption efficiency in both collectors. Investigating the effect of nanoparticle size on the collector absorption efficiency showed that the efficiency was not only affected by the nanoparticle size since the facet orientation played an important role in the collector efficiency. The results proved that the cylindrical collector efficiency was lower than flat plate one. Furthermore, for each nanofluid, the absorption efficiency of the collector decreased with increasing the absorption time. Since the maximum absorption efficiency was reported for the absorption time of 120 minutes, the absorption efficiency of both cylindrical and flat plate collectors was reported for the above mentioned absorption time. The absorption efficiencies for flat plate and cylindrical collectors were respectively 64.02% and 54.14% for same fluid, 68.62% and 73.76% for the 12 nm nanofluid, 64.24% and 54.59% for the 10 nm nanofluid, 64.69% and 55.58% for the 6 nm nanofluid , 64.13% and 54.44% for 18 nm commercial nanofluid.

Variant Title

Synthesis and characterization of titanium dioxide nanoparticles and effect of their size, morphology and facet orientation in the form of nanofluid on the performance of flat plate and cylindrical solar collectors

Entry Element

ولی زاده ضیائی‏

Part of Name Other than Entry Element

‏ زهرا

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏دربندی

Entry Element

‏احمدلوی داراب

Entry Element

‏حسینی

Part of Name Other than Entry Element

‏ مسیح

Part of Name Other than Entry Element

مجید

Part of Name Other than Entry Element

‏ میرقاسم

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز