ساخت و مشخصه يابي مواد تغيير فاز دهنده دما بالا براي بازيافت تلفات انرژي حرارتي تشعشعي در فرايند نورد گرم فولاد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

امروزه با توجه به افزايش نياز به انرژي و محدوديت سوخت هاي فسيلي به عنوان منابع تجديد ناپذير و آلاينده هاي زيست محيطي، نياز به استفاده از منابع انرژي تجديدپذير بيشتر احساس مي شود. يكي از انرژي هايي كه كاربرد آن رو به افزايش است، انرژي حرارتي است. سيستم هاي ذخيره ساز انرژي حرارتي، پتانسيل لازم براي صرفه جويي و كاهش اثرات منفي مصرف انرژي بر محيط زيست را فراهم آورده اند. انرژي حرارتي را مي توان به دو روش گرماي محسوس و نهان در مواد و سيستم هاي مختلف ذخيره كرد. يكي از مهم ترين و رايج‌ترين روش هاي ذخيره سازي انرژي حرارتي، استفاده از مواد تغيير فاز دهنده است. اين مواد در حين تغيير فاز، انرژي حرارتي را به صورت گرماي نهان ذخيره نموده و در مواقع لزوم انرژي را آزاد مي كنند. مواد تغيير فازدهنده بدون استفاده از تجهيزات مكانيكي و به صورت كاملاً هوشمند و تنها از طريق تمايل ذاتي به تغيير فاز، به طور طبيعي خود را با نوسانات حرارتي محيط تطبيق داده وكاهش مصرف انرژي را به دنبال دارند. مشكلي كه سبب كاهش عملكرد اين مواد مي شود، ظرفيت گرمايي ويژه و ضريب هدايت حرارتي پايين آن ها است. در پژوهش حاضر در راستاي تسهيل انتقال حرارت، پارافين و نمك يوتكتيكي به عنوان مواد تغيير فاز دهنده به وسيله روش خودمونتاژ در بستر پوسته كلسيم كربناتي قرار گرفتند كه به ترتيب باعث شكل‌گيري ميكروكپسول‌هاي آلي- معدني و ميكروكپسول‌هاي معدني- معدني شد. محصولات حاصل از سنتز شامل سوسپانسيون در دو حالت رقيق و غليظ و رسوب است. ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FESEM)، پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FT-IR) و جهت بررسي‌هاي مورفولوژِي، فازي و اطمينان از ايجاد پيوندها انجام شد. همچنين آزمون‌هاي گرماسنجي روبشي افتراقي (DSC) و آزمون هدايت حرارتي براي ارزيابي رفتار حرارتي ميكروكپسول‌ها مانند نقطه ذوب، نقطه انجماد و ظرفيت گرمايي انجام گرفت. نتايج نشان مي‌دهد تصاوير ريزساختاري حاصل از سوسپانسيون رقيق توزيع مناسبي از ميكروكپسول‌ها را نسبت به سوسپانسيون غليظ و رسوب نشان داد. از طرفي استفاده از آون اتمسفر خلاء به سبب حذف عامل كشش سطحي بهبود مورفولوژي ميكروكپسول ها را نسبت به اتمسفر هوا رقم زد. نتايج آزمون گرماسنجي روبشي افتراقي نشان داد كه ميكروكپسول هاي معدني- معدني حاصل از سوسپانسيون سازگاري شيميايي و پايداري حرارتي خوبي در محدوده دماي 800-400 درجه سانتي‌گراد دارند. ميكروكپسول‌هاي موجود در سوسپانسيون با داشتن گرماي نهان بالا قابليت ذخيره‌سازي انرژي حرارتي در دماي بالا را از خود نشان دادند. در آزمون هدايت حرارتي، سوسپانسيون حاوي ميكروكپسول هاي معدني- معدني نسبت به رسوب در دماهاي مختلف از ضريب هدايت حرارتي بالاتري برخوردار بود. بنابراين ميكروكپسول‌هاي مواد تغيير فاز دهنده معدني- معدني حاصل از سوسپانسيون قابليت بالايي جهت كاربردهاي ذخيره انرژي حرارتي را دارد.

227243

مهندسي خوردگي و حفاظت از مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان