تاثیر pH بر تجمع ذرات و انتقال تابشی در سوسپانسیونهای نانوذرات
| عنوان | تاثیر pH بر تجمع ذرات و انتقال تابشی در سوسپانسیونهای نانوذرات |
|---|---|
| نویسنده | الجبوری، لیث روشن اسماعیل |
| تاریخ انتشار: | 2018-08 |
| موضوع | مهندسی مکانیک |
| نوع | سند |
| زبان | انگلیسی |
| دیجیتال | بله |
| نسخه خطی | خیر |
| کتابخانه: | دانشگاه اوزیغین |
| شماره ثبت | 223dc464-048d-45be-b033-a1ccfc409735 |
| محل کتابخانه | گروه مهندسی مکانیک |
| تاریخ | 2018-08 |
| متن نمونه | سوسپانسیونهای نانوذرات (NPSs) مخلوطهای مایع جامد هستند که در آن ذرات دیالکتریک یا فلزی کوچک (با اندازههای کمتر از 100 نانومتر) در یک سیال پایه استفاده میشوند. NPSها دارای خواص حرارتی نوری منحصر به فرد و قابل تنظیم هستند، و به همین دلیل می توان از آنها به طور گسترده برای بهبود بازده حرارتی سیستم های مختلف استفاده کرد، جایی که در مقایسه با سیال پایه، افزایش قابل توجهی در انتقال حرارت نشان می دهند. اثربخشی سیستم های حرارتی خورشیدی مورد استفاده برای تبدیل انرژی گرمایی نوری با توانایی آنها در جذب انرژی تابشی توسط محیط کار اندازه گیری می شود. برای چنین کاربردهایی، NPS ها انتخاب بهتری نسبت به سیالات سنتی هستند. NPS ها همچنین در پوشش ها مورد استفاده قرار گرفته اند، زیرا می توان آنها را برای بهبود یا تغییر ظاهر یک جسم تنظیم کرد، زیرا خواص تابشی و نوری نقش مهمی دارند. Although NPSs are considered very promising for these applications, there is some concern about their stability and their long-term use. تجمع ذرات در NPS ها یکی از مهم ترین چالش هایی است که از نظر استفاده از آنها با آن مواجه است. در همه این کاربردها، مقدار pH و اثرات آن بر تجمع ذرات ممکن است تأثیر قابل توجهی بر رفتار پایداری نانوذرات و در نتیجه بر انتقال تابشی انرژی داشته باشد. روش های پایدارسازی استریک و الکترواستاتیک از جمله دو روشی هستند که برای تعلیق ذرات استفاده می شود تا از چنین مشکلاتی جلوگیری شود. در کاربردهای حرارتی، به ویژه در دمای بالا، روش تثبیت الکترواستاتیکی ترجیح داده می شود. در این پایان نامه، هم تحقیقات تجربی و هم تئوری برای تعیین پایداری و خواص نوری نانوذرات تعلیق فردی (آب/TiO2 و آب/Al2O3) و هیبریدی (آب/TiO2+Al2O3) انجام شد. مطالعات تجربی شامل آمادهسازی، خصوصیات و اندازهگیری ویژگیهای نوری سوسپانسیونهای نانوذرات است. تأثیر تثبیت الکترواستاتیک (پتانسیل زتا و مقادیر pH) بر اندازه و ساختار ذرات به دلیل رفتار تراکمسازی بررسی میشود. توزیع اندازه ذرات و میانگین (موثر) اندازه آگلومرا ذرات برای سوسپانسیونهای نانوذرات در شرایط مختلف (PH و کسر حجمی ذرات) با استفاده از تکنیک پراکندگی نور پویا (DLS) اندازهگیری شد. اثرات آگلومرههای ذرات مختلف تحت مقادیر مختلف pH بر پراکندگی وابسته و مستقل و مرزهای آنها برای شرایط مختلف بررسی و مشخص میشوند، جایی که رابطه بین فاصله بین ذره به سطح ذره و طول موج فرودی برای انواع مختلف ذرات بررسی میشود. اثرات تجمع ذرات (آگلومراسیون ذرات مشابه و غیر مشابه)، توزیع اندازه ذرات و سهم آنها در خواص تابشی سوسپانسیونهای نانوذرات با استفاده از تکنیک طیفسنجی UV-Vis تعیین میشود. بخش عددی شامل بررسی خواص نوری و تابشی و انتقال تابش حرارتی بر اساس میانگین اندازه (موثر) آگلومرا ذرات بهدستآمده از مطالعات تجربی بود. خواص نوری و تابشی سوسپانسیونهای نانوذرات بر اساس تئوری Lorenz-Mie با استفاده از تکنیک تقریب تک پراکندگی محاسبه میشوند. تأثیر توزیع اندازه ذرات بر ضریب پراکندگی سوسپانسیونهای نانوذرات به صورت نظری مورد مطالعه قرار میگیرد تا تأثیر آگلومرههای ذرات فشرده را توضیح دهد. انتقال تابش حرارتی در سوسپانسیونهای نانوذرات با حل معادله انتقال تشعشعی با استفاده از روش اردیتاهای گسسته، که در آن شار حرارتی تابشی حجمی و بازده شار حرارتی محاسبه میشوند، ارزیابی میشود. نتایج نشاندهنده تأثیر مقدار pH بر پایداری سوسپانسیونهای نانوذرات هیبریدی فردی و vi میباشد. انواع مختلف، اندازهها و شکلهای آگلومراهای ذرات، رفتار متفاوتی از سوسپانسیونها، از جمله پایداری یا نرخ تهنشینی آنها، که به تشکیل محیطهای ضخیمتر از نظر نوری کمک میکند، ایجاد میکنند. پراکندگی نور در چنین محیط هایی به طور قابل توجهی به عنوان تابعی از نزدیکی ذرات به یکدیگر متفاوت است. اگر آنها تقریباً کمتر از طول موج غالب تشعشع به یکدیگر نزدیکتر باشند، رفتار آنها به عنوان پراکندگی وابسته تعریف می شود که در این مطالعه بررسی می شود. نشان داده شده است که افزایش قابل توجهی در خواص تابشی، به ویژه در طیف UV/Vis، قابل مشاهده است که تأثیر مهمی بر انتقال تابش حرارتی تابش خورشیدی فرودی دارد. مرزبندی رژیمهای پراکندگی وابسته و مستقل برای سوسپانسیونهای نانوذرات فردی و هیبریدی بر اساس مقدار pH آنها توضیح داده شده است. NPSها با اندازههای آگلومره ذرات مؤثر متفاوت تأثیر قابلتوجهی بر شار حرارتی تابشی حجمی دارند، جایی که تلفات انرژی تابشی در مقایسه با آب خالص کاهش مییابد. نتایج همچنین اثرات آگلومراهای ذرات مرکب در سوسپانسیون های نانوذرات هیبریدی را بر خواص تابشی نشان می دهد که از ذرات معلق غیرمشابه تولید می شوند. نتایج این پایاننامه نشان میدهد که مقدار pH در مقایسه با سایر پارامترها بر انتقال تشعشعی شامل سوسپانسیونهای نانوذرات تأثیر غالب دارد. تنظیم مقدار pH بر اساس نقطه ایزوالکتریک نانوذره یک روش کارآمد است که خواص تشعشعی خاصی برای کاربردهای خاص مورد نیاز باشد. چنین تاثیری از مقدار pH بر خواص نوری و تابشی NPS ها برای اولین بار در ادبیات مطالعه شده است. NPS termal ve optik özelliklerinden dolayı farklı termal sistemler de termal verimliliği artırmak için yaygınca kullanılır. Solar termal sistemler nonopartükel süspansiyonların en çok kullanıldığı sistemlerdir. Bu sistemlerinin verimliliği، güneş enerjisinin system sıvısı tarafından en çok emilmesi (جذب edilmesi) ile ölçülür. Foto-termal enerji çevrimine ilaveten، nanopartikül süspansiyonlar، kaplamalarda ve boyalarda da optik ve spektral özelliklerden dolayı، esas olarak nesnelerin görünümünü iyileştirimek amacıyla، önoynaremli bir. اوته یاندان، نانوپارتیکول سوسپانسیونلارین اوزون سورهلی kullanımı و stabilitesiyle ile ilgili sorunları vardır. نانوپارتیکول توپاکلاسماسی، kullanımı esnasında en çok görülen problemlerden birisidir. NPS kullanım aşamasında، pH değerlerindeki değişiklikler partikül topaklaşması، nanopartikül stabilitesi ve optik özelliklerini etkiler. Bu nedenlerle, NPS sistemlerinde pH değerini değiştirerek ışınımla ısı transferini etkilemek mümkündür.. NPS stabiletesi için kullanılan metodlar arasında elektrostatik ve sterik stabilization metodlari vardır. Termal uygulamalarda ve bilhassa yüksek ısı uygulamalarında elektrostatik stabilizasyon daha çok tercih edilir. Bu tez süresince, aynı tür (su/TiO2 ve su/ Al2O3) ve hibrid (su/TiO2+Al2O3) nanopartikül süspansiyonların stabilitelerini ve optik özelliklerini hem deneysel hem de sayısal olarak çalışılım. Deneysel bölüm، nanopartiküllerin hazırlanışı، karakteristikleri ve optik özelliklerinin ölçümünü içerir. Bu amaçla، topaklaşmadan kaynaklanan partikül büyümesinin elektrostatik stabilizasyonu (pH ve zeta potansiyel değerleri) araştırılmıştır. Dinamik ışık saçılması Tekniğiyle (DLS) partikül boyut dağılımı ve ortalama (efektif) partikül boyutu farklı şartlarda (pH ve partikül hacim fraksiyonu) ölçülmüştür. Farklı partikül topaklaşmasının etkileri, farklı ph değerlerine bağlı olarak irdelenmiştir. آیریجا، پارتیکول-پارتیکول آراسی مسافه باغلانتیسی ایله فارکلی پارتیکول تیپلرینین دالغا بولارینا اورانلارینین اپتیک اوزللیکلرین اتکیسی د اینسلنمیشتیر. Partikül topaklaşma efektleri (benzer ve benzemeyen partikül topaklaşmaları)، partikül boyut dağılımı ve bu nanopartikul süspansiyonların dağılım katsayı faktörlerinin katkısı UV-Vis spektroskullağımışnitur. Sayısal çalışmada ise، ışınımla ısı transferi hesaplamaları için optik و ışınımsal اوزللیكلرین دغرلندریلمسینی و ترمال رادیاسیون ترانسفرلرینی دنیسل كیسیمدان الده ادیلن اورتالاما وریلره گوره دغیرلندیریل. Emilme, soğrulma, ve saçınlanma özellikleri Lorenz-Mie teorisinin “تقریبا پراکندگی منفرد” tekniğine göre değerlendirilmiştir. Nanopartikül süspansiyonlarındaki termal ışınımsal ısı transferi “مرتبط گسسته” metoduyla çözülmüştür; burada volumetrik ışınımla ısı transferi akısı hesaplanmıştır. Sonuçlar، nanopartiküllerin pH değerleri değiştirilerek aynı tür ve hibrid süspansiyonlarda topaklanmanın önlenebileceğini و stabil olabileceklerini göstermiştir. Burada özellikle UV-Vis spektrumunda ve solar spectrumdan kaynaklanan ışınımla ısı transferi olgusunun belirgin bir etkisi olduğu gözlemlenmiştir. Aynı tür ve hibrid nanopartikul süspansiyonların pH değerlerine göre bağımlı ve bağımsız saçılmalarının (پراکندگی وابسته/مستقل) farklı sınırları da ayrıca çalışılmıştır. Bu sınırlar iki durum içinde irdelenmiş, ve partikül topaklaşmalı ile topaklaşmamış halleri açıklanmıştır. Partiküllerin topaklaşma büyüklüklerine göre ışınımla ısı ترانسفرین بیوک بیر اتکیسی اولدوغو ساپتانمیشتر. Bu sonuçlara göre، pH değerinin değiştirerek nanopartikül süspansiyonlarının stabiletelerini و topaklaşmalarını etkileyebilecek çalışmalar mümkündür. Spesifik uygulamalarda، NPS optik özellikleri، nanopartiküllerin isoelektrik noktasının pH değerinin ayarlanması ile değiştirilebilmektedir. بو گؤزلملر، تاساریمسال اولارک ینی NPS اولوشتورولماسینا و اتکین کولانیملارینا یاردیم ادجک چوک اونملی بولگولاردیر. |
