پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده با توجه به افزایش روزافزون تقاضا برای انرژی و محدودیت منابع فسیلی، بهره‌وری انرژی و ذخیره‌سازی آن به یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش روی بشر تبدیل شده است. مواد تغییرفازدهنده (PCMها) به عنوان موادی که قابلیت جذب و آزادسازی انرژی گرمایی را در دمای ثابت دارند، به عنوان راهکاری نوآورانه در حوزۀ ذخیره‌سازی مطرح شده‌اند. این مواد با ظرفیت گرمایی نهان بالا، قابلیت حفظ دمای محیط در یک بازۀ مشخص و سازگاری با محیط زیست، قابلیت بالایی برای به کارگیری در صنایع مختلف دارند. با این حال، پایین بودن رسانایی گرمایی، به ویژه در PCMهای آلی، مانع از کاربرد گستردۀ آن‌ها شده است. برای رفع این چالش، پژوهشگران به دنبال راهکارهایی برای بهبود خواص گرمایی PCMها هستند. یکی از مؤثرترین روش‌ها، افزودن نانوذرات با رسانایی گرمایی بالا به ساختار PCMهاست. در این پژوهش، ضمن بررسی مزایا و چالش‌های استفاده از PCMها، به طور جامع به پیشرفت‌های اخیر در زمینه تهیه و کاربرد نانوکامپوزیت‌های مواد تغییرفازدهنده پرداخته شده است. انواع مختلف نانوذرات مورد استفاده، روش‌های تولید نانوکامپوزیت‌ها، تأثیر نانوذرات بر خواص گرمایی و مکانیکی PCMها، پایدارسازی نانوکامپوزیت‌ها به کمک سطح فعال ها و اصلاح سطح و نیز کاربردهای بالقوه آن‌ها در صنایع مختلف، از جمله مواردی است که در این پژوهش مورد بحث قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از نانوذرات می‌تواند به طور قابل توجهی رسانایی گرمایی PCMها را بهبود بخشد که در این میان نانوافزودنی های کربنی بالاترین تاثیر را نشان داده اند. همچنین نانوذرات باعث کاهش نسبی پدیده ابر سرمایش در PCM ها شده اند. با توجه به نتایج تحقیقات انجام شده، نانوکامپوزیت‌های مواد تغییرفازدهنده قابلیت بالایی برای بهبود عملکرد سامانه های ذخیره‌سازی انرژی، کاهش مصرف انرژی در صنایع مختلف و توسعه فناوری‌های پایدار دارند. این نانوکامپوزیت‌ها می‌توانند در صنایع ساختمان، خودرو، الکترونیک و نساجی برای ایجاد محیط‌های راحت‌تر، افزایش بهره‌وری انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مورد استفاده قرار گیرند. با ادامۀ پژوهش‌ها در این زمینه، می‌توان به توسعه مواد تغییرفازدهنده با کارایی بالاتر و کاربردهای گسترده‌تر امیدوار بود.

چکیده استفاده از تایرهای فرسوده برای بازیافت انرژی و ترکیبات آنها یک راه­حل کاربردی برای حفاظت از محیط­زیست و بازیافت مواد و انرژی می­باشد. در این تحقیق, هدف بررسی فرایند پیرولیز تایر و همچنین فرایند پیرولیز همزمان تایر و مازوت می­باشد. در اینجا, تاثیر شرایط عملیاتی مختلف مانند دما, دبی حجمی گاز نیتروژن, نرخ حرارت­دهی و اندازه قطعات تایر بر میزان و خواص فیزیکی محصولات تولیدی این فرایندها مورد بررسی قرار گرفته­است. شرایط عملیاتی بهینه برای انجام این آزمایشات به­ترتیب شامل دمای C 420, دبی حجمی گاز نیتروژن برابر ml/min100 و نرخ حرارت­دهی C/min3 بدست­آمده­است. بیشترین میزان محصول مایع تولیدی در فرایند پیرولیز تایر مستعمل با استفاده از خوراک با اندازه قطعات cm³0.5×2×4 حاصل شد که برابر 43.3 درصد وزنی می­باشد. در مقابل, بیشترین محصول مایع تولیدی در فرایند پیرولیز همزمان تایر و مازوت نیز با استفاده از قطعات تایر با اندازه قطعات cm³0.5×4×4 بدست­آمده که برابر 52.3 درصد وزنی است. در این پژوهش خواص فیزیکی محصولات مایع تولیدی دو فرایند پیرولیز تایر و کوپیرولیز تایر و مازوت نظیر ویسکوزیته سینماتیک, دانسیته و ضریب شکست و جرم مولکولی مورد بررسی قرار­گرفته­است.

چکیده در این پژوهش استفاده از پودر حاوی آلومینا و سولفات آلومنیوم تولید شده بر هدایت گرمایی فرمول لاستیک بیوتیل پرشده با دوده مورد استفاده در آمیزه بلادر پخت تایر مورد مطالعه قرار گرفته است. پرکننده فوق به مقدار 1.5 قسمت وزنی به آمیزه بلادر افزوده شد. آمیزه ها در مخلوط کن داخلی تهیه و رفتار پخت، خواص مکانیکی، زمانمندی و خواص هدایت حرارتی آنها اندازه گیری گردید. برای تعیین ضریب نفوذ حرارتی لاستیک از روش غوطه ور سازی نمونه با ابعاد مشخص در حمام روغن و شبیه سازی کامپیوتری انتقال حرارت با استفاده از یک رویکرد حدس و خطا استفاده شد. مشاهده شد ضریب نفوذ حرارتی آمیزه فوق از متوسط 10^-7 m²/s 1× به متوسط 10^-7 m²/s 1.3× افزایش می­یابد، بدون آنکه خواص مکانیکی و زمانمندی این آمیزه تغییر چندانی کند. در ادامه با انتخاب یک هندسه ساده شده از نیمرخ تایر در شرایط نزدیک به شرایط پخت تایر و با شبیه­سازی رفتار انتقال حرارت دو بعدی در نرم افزار ABAQUS تاثیر این افزایش در ضریب نفوذ حرارتی بلادر بر تغییرات دمایی قسمتهای داخلی تایر مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد دمای نقاط مختلف تایر با افزایش در هدایت گرمایی لاستیک بلادر تحت تاثیر قرار گرفته و افزایش می­یابد، لذا پتانسیل مناسبی برای کاهش زمان پخت تایر فراهم آورده می شود.

چکیده یکی از روش‌های کاهش اندازه تجهیزات انتقال حرارت، افزایش ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی سیال است. هدف اصلی از این پژوهش طراحی و تولید نوعی نانوسیال بر پایه آب و اتیلن‌گلایکول است. بدین منظور ابتدا گرافن با استفاده از روش الکتروشیمیایی تولید و ساختار آن توسط طیف‌های واپاشی پرتو ایکس (XRD)، تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی انتقالی (TEM) مورد بررسی و تأیید قرار گرفت. با استفاده از درصدهای وزنی مختلف از نانوگرافن شامل 25/0، 5/0، 75/0، 1، 25/1 و 5/1% نانوسیال آب/اتیلن‌گلایکول/گرافن تولید گردید. سدیم دو دسیل سولفات (SDS) به عنوان فعال کننده سطحی جهت بهبود پایداری گرافن درون سیال پایه استفاده شد. سامانه آزمایشگاهی طراحی شده شامل لوله مارپیچ با دمای دیواره ثابت و مجهز به کنترل کننده دبی و نشانگر دما و فشار بود. عدد ناسلت و افت فشار برای آب خالص توسط سامانه آزمایشگاهی اندازه‌گیری و با مدل‌های تجربی موجود در این زمینه مقایسه گردید و مشخص شد که سامانه به خوبی قادر به پیش‌بینی نتایج است. ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی، عدد ناسلت و نرخ انتقال حرارت با استفاده از سامانه مذکور برای آب/اتیلن‌گلایکول با نسبت وزنی 60 به 40 و نیز نانوسیال با درصدهای مختلف از گرافن در دبی‌های مختلف بررسی گردید. نتایج مشخص ساخت که با افزودن 1% وزنی گرافن به سیال پایه ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی حدود 50% افزایش می‌یابد در حالیکه افت فشار نیز حدود 50% افزایش نشان می‌دهد. در نهایت یافته‌های این پژوهش پتانسیل استفاده از سامانه آب/اتیلن‌گلایکول/گرافن را در تجهیزات سرمایشی/گرمایشی مورد تأیید قرار می‌دهد.