Simulazione di materiali sperimentali e TDDFT delle caratteristiche termiche e dell'entropia ottimizzata di Williamson Cu

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 18130 (2022) Citare questo articolo

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L'indagine attuale enfatizza la valutazione dell'entropia in un mezzo poroso del flusso di nanofluido di Williamson (WNF) oltre una piastra orizzontale ad estensione esponenziale dotata di collettore solare parabolico (PTSC). Due tipi di nanofluidi come rame-metanolo (Cu-MeOH) e allumina-metanolo (Al2O3-MeOH) sono stati testati, discussi e rappresentati graficamente. Le nanoparticelle fabbricate vengono studiate utilizzando diverse tecniche, incluso il metodo TDDFT/DMOl3 come simulazione e misurazioni SEM come metodo sperimentale. Le lunghezze del baricentro del dimero sono 3,02 Å, 3,27 Å e 2,49 Å per (Cu-MeOH), (Al2O3-MeOH) e (Cu-MeOH-αAl-MOH), rispettivamente. Sono state applicate adeguate trasformazioni di similarità per convertire l'equazione differenziale parziale (PDE) in equazioni differenziali ordinarie non lineari (ODE) con i corrispondenti vincoli di confine. Un aumento dei numeri di Brinkmann e Reynolds aumenta l’entropia complessiva del sistema. Il parametro WNF migliora la velocità di riscaldamento nel PTSC. L'efficienza termica diventa elevata per Cu-MeOH rispetto a quella di Al2O3-MeOH tra almeno lo 0,8% e il 6,6% massimo per valori parametrici variabili.

Al giorno d’oggi, nessuno può negare la necessità essenziale di trovare una fonte energetica rinnovabile e sostenibile per la generazione di energia elettrica che garantisca di soddisfare l’enorme domanda di energia. Pertanto, l’energia solare è considerata la risorsa più grande rispetto ad altre forme di risorse energetiche rinnovabili. Lo scopo principale dell'energia solare è assorbire più energia solare per concentrarsi sul miglioramento della temperatura operativa. I ben noti sistemi solari a concentrazione efficienti che possono raggiungere temperature elevate sono i collettori lineari di Fresnel, a torre centrale, a disco piatto e parabolici. Diverse forme di collettore parabolico a valle sono state ampiamente studiate e testate negli ultimi anni, nella necessità di trovare una fonte di energia sostenibile per la generazione di energia elettrica. Oltre ai parametri di progettazione del collettore parabolico, i ricercatori si stanno ora concentrando sulla modifica dei tubi assorbitori. L'efficienza del collettore è aumentata dal potere di assorbimento solare del tubo di assorbimento. Il tubo di assorbimento si trova tra il fluido di lavoro e la radiazione solare che riscalda il tubo di assorbimento. l'assorbimento dell'energia solare permette al tubo dell'assorbitore di riscaldarsi. Il calore viene quindi trasportato al liquido tramite il processo convettivo viaggiando attraverso il lato esterno del tubo assorbitore fino al suo lato interno. La perdita intermedia di calore dovuta alle modalità di trasferimento termico dalla superficie del tubo caldo assorbitore all'atmosfera comporta una riduzione della prestazione del collettore. La gamma di indagini approfondite1 sta ottimizzando l'assorbimento eliacale di questi fluidi.

Nei pannelli fotovoltaici ad assorbimento termico con proprietà ottiche migliorate, i nanofluidi sono un idoneo sostituto dei tradizionali fluidi di lavoro. Secondo lo studio disponibile, risulta che sono state effettuate numerose analisi per ricercare l’aumento termico nella competenza del PTSC utilizzando varie nanoparticelle. Negli ultimi anni, i nanofluidi, una combinazione di nanoparticelle puramente liquide e metalliche, hanno ricevuto un'attenzione significativa per le loro straordinarie caratteristiche termo-fisiche. Akbarzadeh e Valipour2 hanno studiato il miglioramento termico dei canali parabolici dei nanofluidi. Nanofluid è stato preparato con un protocollo in due fasi da analizzare alla concentrazione dimensionale dello 0,05%, 0,1% e 40,3%. Hanno analizzato che le concentrazioni di dimensioni inferiori determinano un livellamento dell’efficienza del dispositivo. Sahin et al.3 hanno dimostrato che i nanofluidi binari presentano buone proprietà rispetto ai normali nanoliquidi. La corretta dispersione delle nanoparticelle è un problema importante per un sufficiente assorbimento solare. Una revisione approfondita sul nanofluido è stata studiata da Sarkar et al.4. L'utilizzo del nanoliquido Al2O3/olio sintetico è stato ampiamente studiato da numerosi ricercatori. Una corretta ibridazione può rendere estremamente promettente il miglioramento della trasmissione del calore da parte dei nanofluidi ibridi. Wang et al.5 hanno dimostrato che l'utilizzo di nanofluido Al2O3/olio sintetico come liquido operativo potrebbe ridurre significativamente i gradienti di temperatura nell'assorbitore. Hanno scoperto che le crescenti concentrazioni di particelle portano ad una diminuzione della deformazione dell’assorbitore.