مقدمة: كونفث الديناميات الحرارية والفلويدية

فأجهزة جمع الطاقة تلتقط طاقة مأمونة من مصادر مثل الحرارة أو الحركة أو الضوء أو الخانات الكيميائية وتتحول إلى طاقة كهربائية صالحة للاستخدام، ومن بين الظواهر المادية العديدة التي تستغل في هذه النظم، فإن التفاعل بين نقل الحرارة والتدفقات السوائل يبرز كمحدد حاسم للكفاءة والعملية، وعندما يؤدي المهندسون عمدا إلى خلط حراري مع حركة متحركة، فإنهما يؤديان إلى مكاسب غير قابلة للتلاعب بإضافة إلى أي من عوامل التداؤم.

أساسيات نقل النفايات وتدفقات الذئاب

(ب) إن نقل الحرارة يحدث من خلال ثلاث آليات أولية: السلوك، والتكفير، والإشعاع. Conduction] هو نقل الطاقة الحرارية في سائل صلب أو ثابت بسبب الاصطدامات الجزيئية؛ ويصفه قانون فوري

FL.[FL.]

ويبرز التآزر بين نقل الحرارة وتدفق السوائل بأقوى ما في التبادل الحراري المتزامن، وعندما يتعرض سطح ساخن لسوائل متحركة، تخفف طبقة الحدود الحرارية التي تتطور بفعل التدفق، مما يزيد من معامل نقل الحرارة، وهذا التنظيف واضح بشكل خاص في التدفق المضطرب، حيث تُحدث المواد المبردة باستمرار سوائل أكثر برودة إلى الجدار، وتُنقل السوائل المهولة.

دور تدفق النفايات السائلة في تعزيز نقل النفايات من أجل تسخير الطاقة

مولدات كهربائية حرارية

وعلى المولد الكهربائي الحراري أن يتحول إلى درجة حرارة مباشرة إلى فولت كهربائي عن طريق تأثير سيبيك، كما أن كفاءة خط الترميز في شكل محرك حراري محصور بصورة أساسية في شكل زيادة في قيمة السائل () على جانبي ثابت من حيث الحرارة، ولكن حتى في حالة ارتفاع

نظم أشعة الفوسفوري

وتستخدم أجهزة التحلل الحراري الفولطي جهازاً حرارياً يسخن إلى درجات حرارة عالية (نحو 1000-1500 كاف) لتشعُّر الصور على خلية ذات صبغة فولطية الضوئية، وفي حين أن آلية نقل الحرارة الأولية هي الإشعاع، يجب أن يسخن المركب نفسه بمصدر حراري - وغالباً ما يكون مركباً أو محسوباً شمسياً - حيث يزود التدفق السائل بالطاقة الحرارية اللازمة.

Piezoelectric Energy Harvesters with Fluid-Induced Oscillations

وعلى الرغم من أن محصولات الفطائر ترتبط عادة بالإهتزازات الميكانيكية، فإن تدفق السوائل يمكن أن يكون مصدر ذلك اليقظة، كما أن أجهزة مثل أجهزة التحلل الفلوري أو الطفري التي تستخدم التدفق الميكانيكية الأولى التي تحول دون حدوث تسرب في الهواء أو الماء، تستخدم عادةً في شكل سائل مائي مختلط.

اعتبارات التصميم للتآزر الأمثل

إن إنشاء جهاز فعال لجمع الطاقة يستغل تماما تآزر حركة نقل الحرارة - تدفق التدفق يتطلب اهتماما دقيقا بمعايير التصميم المتعددة، وتوضح الفروع التالية أهم العوامل.

اختيار فلويد العاملة

SFLT, p.

القياس الجيولوجي وتدفقات التجمّع

(أ) أن تكون قنوات التدفق ذات تأثير قوي على كل من انتقال الحرارة وهبوط الضغط؛ وأن تكون القنوات الرجعية ذات الصبغة العالية هي التي تُصنع ولكنها تنتج تدفقاً حرارياً على أرقام منخفضة، وتُنتج عن ذلك زيادة مستمرة في عدد النسيج (للتدفق الكامل) تحد من نقل الحرارة.

إدارة الترددات والضغط

زيادة معدل التدفق في معامل الانتقال الحر الموفق، ولكن أيضاً يزيد من انخفاض الضغط (نحو في حالة التدفق [FLT:] [الزيادة في درجة الحرارة] [الدرجة المتوسطة] [الدرجة الأولى] في درجة الحرارة [الثانية] [الدرجة الثانية] في درجة الحرارة [الثانية] في التدفق الطول(10).

اختيار المواد لسطح مبادلات النفايات

:: المواد المستخدمة في جدران مبادلات الحرارة تؤثر على المقاومة الحرارية وعلى القدرة على الاستمرار، إذ أن وجود معادن عالية في السلوك الحراري مثل النحاس (الحجم 400 W/m) والألومنيوم (المعدل 200 W/m) يخفض إلى أدنى حد المقاومة التصريفية ويكفل أن يكون السائل قادرا على نقل الحرارة بصورة فعالة إلى عنصر الحصاد أو من ذلك.

طلبات استكشاف نقل الحرارة وتدفقات الترددات المفلورة

Industrial Waste Heat Recovery

ووفقاً لوزارة الطاقة في الولايات المتحدة، فقد ما يقرب من 20 إلى 50 في المائة من مدخلات الطاقة الصناعية كدفئة نفايات، معظمها في شكل غازات من العادم أو السوائل الساخنة، وقد أظهرت المولدات الكهربائية الحرارية المدمجة في أكوام العادم أو حلقات التبريد جزءاً من هذه الحرارة، ويتمثل المفتاح في تصميم مبادلات حرارية تلتقط الطاقة الحرارية من الغاز التدفقي أو السائل وتنقلها إلى سوائل ثانوية

Solar Thermal Energy Harvesting

وتعتمد الطاقة الشمسية المركزة (CSP) وأجهزة جمع الطاقة الشمسية على تدفق السوائل لنقل الحرارة من الممتصة إلى كتلة كهربائية، وفي أجهزة صغيرة الحجم مثل المولدات الحرارية المكسورة (STEGS)، فإن حرارة الممتصة تستوعب جانباً من التخصيب بينما يحافظ سائل التبريد (المياه الواضحة) على السوائل.

تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات

ويستغل هذا الفارق في درجة الحرارة بين مياه البحر الدافئة (25-30 درجة مئوية) والمياه البحرية الباردة (4-6 درجة مئوية) لحركة حرارة، وتضخ مياه دافئة بواسطة مبردة تعمل فيها سائل مائي مشتعل (مثلاً، الأمونيا) وتخفض درجة الحرارة في التراب، ثم تستهلك أسعار الصرف في الماء البارد في مركب مركب مركب.

مضخات الحرارة الأرضية ومهارات صغيرة الحجم

وتستعمل مضخات الحرارة من المصادر الأرضية درجة الحرارة الثابتة تحت الأرض إلى مبان حرارة وباردة، وبينما لا تعتبر عادة محصولات للطاقة (تستهلك الكهرباء لنقل الحرارة)، ] ومولدات حرارية حرارية حرارية قابلة للتعديل ، التي تحول مباشرة الفرق بين الأرض والهواء المحيط إلى الكهرباء.

المستقبل

نظم الصمامات المُتأهلة والذكية

ومن أكثر المناطق واعدة وضع نظم تكيفية يمكن ] أن تحقق تدفقاً حرارياً أمثل استناداً إلى ظروف الوقت الحقيقي، واستخدام خوارزميات التعلم الآلاتي وأجهزة الاستشعار المحتوية على مقياس حراري (التوتر والضغط ومعدل التدفق) يمكن لجهاز التحكم أن يحرك سرعة الضخ أو مواقع الصمامات للحفاظ على السائل المغنطيفي عند نقطة التدفق القصوى

مواد النابوليتات والرؤوس الصغيرة المجهزة بالمرحلة - الشحن

(ب) استمرار جذب الانتباه إلى قدرتها على تعزيز السلوك الحراري ونقل الحرارة الميسرة؛ وقد ركّز العمل الأخير على [الثدي والثديث المبرد] في الوقت الذي يُستخدم فيه سائل التبريد الحراري في شكل سائل ملوث بالطاقة الحرارية، ويُدمج فيه نوعان مختلفان من المواد النانوية (مثلاً، +)

Microfluidic Energy Harvesting

وفي النطاق الجزئي، يصبح التآزر بين نقل الحرارة وتدفق السوائل أكثر حميمية. Microfluidic thermoelectric birth-] يدمج قنوات الوصل المجهرية مباشرة في المواد الحرارية، ويتيح تبادل الحرارة على مسافات قصيرة للغاية.

النماذج والتصوير الأمثل

ويستلزم تعقيد نقل الحرارة وتدفق السوائل وتحويل الكهرباء أدوات متقدمة للنموذج. CFD مقرونة بتحليل العناصر المحددة [FEA] ] فيما يتعلق بمقاييس الحرارة، هي الآن ممارسة بحثية موحدة.

خاتمة

إن الإدماج الفعال لنقل الحرارة وتدفق السوائل ليس مجرد تفاصيل تقنية - بل هو عامل تمكيني أساسي للعديد من تكنولوجيات جمع الطاقة - من المولدات الكهربائية الحرارية والفولطية الحرارية إلى الاستعادة الحرارية والنظم الحرارية الشمسية، والقدرة على نقل الطاقة الحرارية بكفاءة عن طريق سوائل التدفق تحدد مباشرة مستويات الحرارة التي تدفع التحول إلى أقصى حد ممكن.