تاثیر نانوسیالات مختلف بر عملکرد ماده تغییرفازدهنده (پارافین واکس)

مواد تغییرفازدهنده (PCM) به دلیل ظرفیت بالای ذخیره انرژی گرمایی، کاربرد گسترده ای در سامانه های مدیریت و ذخیره انرژی حرارتی دارند. با این حال، هدایت حرارتی پایین پارافین واکس به عنوان یکی از پرکاربردترین PCMها، موجب کاهش نرخ شارژ و دشارژ حرارتی آن می شود. در سال های اخیر، استفاده از نانوسیالات به عنوان روشی موثر برای بهبود عملکرد حرارتی مواد تغییرفازدهنده مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش، تاثیر نانوسیالات مختلف شامل نانوذرات Al₂O₃، CuO و TiO₂ با کسر حجمی ۰.۵٪، ۱٪ و ۲٪ بر عملکرد حرارتی پارافین واکس بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که افزودن نانوذرات موجب افزایش قابل توجه هدایت حرارتی PCM شده است؛ به طوری که در نمونه حاوی ۲٪ نانوذره Al₂O₃، هدایت حرارتی از مقدار اولیه ۰.۲۴ W/m·K به ۰.۴۱ W/m·K افزایش یافته که بیانگر افزایش حدود ۷۱٪ است. همچنین زمان ذوب پارافین واکس در حضور نانوسیال CuO با کسر حجمی ۱٪، از ۱۸۰ دقیقه به ۱۲۸ دقیقه کاهش یافته که نشان دهنده کاهش ۲۹٪ در زمان ذوب می باشد. بررسی فرآیند انجماد نیز حاکی از آن است که بیشترین بهبود نرخ آزادسازی حرارت مربوط به نانوسیال Al₂O₃ بوده و زمان انجماد تا ۳۴٪ کاهش یافته است. با این حال، افزایش بیش از حد غلظت نانوذرات باعث افزایش ویسکوزیته و کاهش پایداری حرارتی سامانه شده است. در مجموع، نتایج این تحقیق نشان می دهد که انتخاب نوع و غلظت بهینه نانوسیال می تواند نقش موثری در افزایش راندمان حرارتی پارافین واکس و بهبود عملکرد سامانه های ذخیره انرژی گرمایی ایفا کند.

کلیدواژه ها:

ماده تغییرفازدهنده ، پارافین واکس ، نانوسیال ، هدایت حرارتی ، ذخیره سازی انرژی گرمایی