Simulação de materiais experimentais e TDDFT de características térmicas e entropia otimizada de Williamson Cu

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 18130 (2022) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

A investigação atual enfatiza a avaliação da entropia em um meio poroso de fluxo de nanofluido de Williamson (WNF) passando por uma placa horizontal exponencialmente estendida com coletor solar de calha parabólica (PTSC). Dois tipos de nanofluidos como cobre-metanol (Cu-MeOH) e alumina-metanol (Al2O3-MeOH) foram testados, discutidos e representados graficamente. As nanopartículas fabricadas são estudadas usando diferentes técnicas, incluindo o método TDDFT/DMOl3 como simulado e medições SEM como método experimental. Os comprimentos do centróide do dímero são 3,02 Å, 3,27 Å e 2,49 Å para (Cu-MeOH), (Al2O3-MeOH) e (Cu-MeOH-αAl-MOH), respectivamente. Transformações de similaridade adequadas foram aplicadas para converter a equação diferencial parcial (PDEs) em equações diferenciais ordinárias não lineares (ODEs) com as restrições de contorno correspondentes. Um aumento nos números de Brinkmann e Reynolds aumenta a entropia geral do sistema. O parâmetro WNF aumenta a taxa de aquecimento em PTSC. A eficiência térmica fica elevada para Cu-MeOH do que Al2O3-MeOH entre 0,8% no mínimo e 6,6% no máximo para valores paramétricos variáveis.

Hoje em dia, ninguém pode negar a necessidade essencial de encontrar uma fonte de energia renovável e sustentável para a geração de energia elétrica que garanta o atendimento da imensa demanda de energia. Portanto, a energia solar é considerada o maior recurso em relação a outras formas de recursos de energia renovável. O principal objetivo da energia solar é absorver mais energia solar para se concentrar em melhorar a temperatura operacional. Os conhecidos sistemas solares concentradores eficientes que podem atingir temperaturas elevadas são Fresnel Linear, torre central, prato esterlino e coletores de calha parabólica. Diversas formas de coletores de calha parabólica têm sido amplamente investigadas e testadas nos últimos anos, na necessidade de se encontrar uma fonte de energia sustentável para a geração de energia elétrica. Além dos parâmetros de projeto do coletor parabólico, os pesquisadores agora estão se concentrando na modificação dos tubos absorvedores. A eficiência do coletor é aumentada pelo poder de absorção solar do tubo de absorção. O tubo de absorção está localizado entre o fluido de trabalho e a radiação solar que aquece o tubo de absorção. a absorção de energia solar permite que o tubo do absorvedor aqueça. O calor é então transportado para o líquido através do processo convectivo, viajando através do lado externo do tubo absorvedor para o seu lado interno. A perda intermediária de calor por causa dos modos de transferência térmica da superfície do tubo absorvedor quente para a atmosfera resulta em uma redução do desempenho do coletor. A faixa de investigação vigorosa1 está otimizando a absorção helíaca desses fluidos.

Em painéis fotovoltaicos de absorção térmica com propriedades ópticas aprimoradas, os nanofluidos são um substituto adequado para os fluidos de trabalho tradicionais. De acordo com o estudo disponível, revela-se que inúmeras análises foram realizadas para pesquisar o aumento térmico na competência do PTSC empregando várias nanopartículas. Nos últimos anos, os nanofluidos, uma combinação de nanopartículas puramente líquidas com metálicas, receberam atenção significativa devido às suas extraordinárias características termofísicas. Akbarzadeh e Valiour2 investigaram a melhoria térmica de calhas parabólicas de nanofluidos. O nanofluido foi preparado com um protocolo de duas etapas para ser analisado na concentração de tamanho de 0,05%, 0,1% e 40,3%. Eles analisaram que as menores concentrações de tamanho resultam no nivelamento da eficiência do dispositivo. Sahin et al.3 mostraram que os nanofluidos binários exibem mais vantagens do que os nanolíquidos regulares. A dispersão adequada de nanopartículas é um problema importante para a absorção solar suficiente. Uma revisão intensiva sobre nanofluido foi estudada por Sarkar et al.4. A utilização de nanolíquido de Al2O3/óleo sintético tem sido amplamente pesquisada por inúmeros pesquisadores. A hibridização adequada pode torná-lo extremamente promissor para nanofluidos híbridos para melhorar a transmissão de calor. Wang et al.5 provaram que a utilização de nanofluido de Al2O3/óleo sintético como líquido operacional pode reduzir significativamente os gradientes de temperatura no absorvedor. Eles descobriram que as concentrações crescentes de partículas levam a uma diminuição na deformação do absorvedor.

0\) and \({A}_{1}\) denote the additional stress tensor, the zero-shear rate, the infinite-shear rate, fixed-time, and 1st tensor of Rivlin-Erickson, correspondingly; and \(\widetilde{\gamma }\) can be specified as follows :/p>0\)./p>\) 0 per example, we have found \({\kappa }_{nf}^{*}>{\kappa }_{nf}\), causing an incrementation in the temperature boundary-layer as shown in Fig. 9a. Figures 8b and 9b depict the combined effect of \({N}_{r}\) and \(\epsilon\) on entropy profiles related to methanol-based nanofluids. The velocity profile remains unchanged, however, the nanofluid entropy progresses with variations of \({N}_{r}\) and \(\epsilon\). Furthermore, Table 5 reveals that at the plate, the heat interchange ratio for \(\epsilon\) becomes lower in the case of Cu-methanol and Al2O3-methanol whereas the velocity gradient stays constant./p>0)\) in both thermal and hydrodynamic boundary layers. During the aspiration process, a great amount of fluid flows out of porous media, which explains the reduction in thickness of both thermal and hydrodynamic boundary-layers. That is the physical explanation for why the speed and heat of the model are constrained to be lower. In contrast, the injection behavior will be opposite in the case of \((S<0)\), causing an improvement of the temperature boundary-layer by the heated fluid passing through the wall toward the fluid located within the boundary layer. As shown in Table 5, speed and temperature ramps will increase as \(S\) value increases. The higher the Nusselt number causes the greater accomplishment and efficacy of the solar collector using PTSC. Because of the large proportion of fluid transferred, entropy effects inside the system will be amplified due to higher suction. Similarly, it has been noted that the lowest relative proportion of \(S>0\) is shown on point 1.3 and the highest on point 3.0./p>