دانلود پایان نامه

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک


گرایش :تبدیل انرژی


عنوان : بهینه ­سازی خواص تشعشعی لایه­ های نازک


دانشگاه صنعتی اصفهان


دانشکده مهندسی مکانیک


 


بهینه ­سازی خواص تشعشعی لایه­ های نازک


 


 


پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی


استاد راهنما


دکتر احمد صابونچی


1393


(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست مطالب شش
فهرست اشکال هشت
فهرست جداول شانزده
فهرست علائم و نمادها هجده
چکیده. 1
فصل اول: مقدمه 2
1-1   پیشگفتار 2
1-2   خنک کاری تشعشعی 4
1-3   آینه های حرارتی 5
1-4   تعریف مسئله 5
1-5   اهداف پژوهش 6
1-6   روش انجام پژوهش 6
فصل دوم: مروری بر کارهای انجام شده 7
2-1   کارهای انجام شده قبلی 7
فصل سوم: محاسبه خواص تشعشعی لایه های نازک. 24
3-1   ضریب شکست و بردار موج مختلط 24
3-2   پولاریزاسیون s و p 25
3-3   محاسبه خواص تشعشعی سطح مشترک دو محیط 25
3-4   محاسبه خواص تشعشعی یک لایه ضخیم 27
3-5   محاسبه خواص تشعشعی یک لایه نازک. 29
3-6   محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چند لایه 31
3-6-1  پلاریزاسیون s 31
3-6-2  پلاریزاسیون p 33
3-7   محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چند لایه شامل یک لایه ضخیم 34
فصل چهارم: مدلسازی و روش بهینه سازی 37
4-1   خنک کاری تشعشعی 37
4-2   آینه های حرارتی 42
4-3   ضریب جذب ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید 43
4-4   ضریب عبور ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید 43
4-5   ضریب بازتاب ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید 44
4-6   روش بهینه سازی 44
4-6-1  الگوریتم ژنتیک 44
شش
4-6-2  روش عملیات حرارتی شبیه سازی شده 46
فصل پنجم: ارائه و تحلیل نتایج 49
5-1   اعتبارسنجی محاسبات 49
5-2   خنک کاری تشعشعی 53
5-2-1  خنک کاری در طول روز 53
5-2-2  خنک کاری در شب 68
5-2-3  خنک کاری با بهره گرفتن از مواد با قابلیت انحلال در آب 76
5-3   آینه های حرارتی 81
82
88
5-4   ضریب جذب ماکزیمم در محدوده تشعشعی خورشید 97
5-4-1  ضریب جذب ماکزیمم سلولهای خورشیدی لایه نازک 101
5-5   ضریب بازتاب ماکزیمم در محدوده تشعشعی خورشید 103
5-6   ضریب عبور ماکزیمم در محدوده تشعشعی خورشید 104
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهاد 105
6-1   نتیجه گیری 105
6-2   پیشنهاد برای پژوهش های آتی 106
پیوست 1: نحوه محاسبه خواص تشعشعی به کمک نظریه الکترودینامیک     ………………………………………………………………108
پ1-1 معادلات مکسول…………………………………………………………………………………………………………………………..108
پ1-2 معادله موج…………..     ……………………………………………………………………………………………………………………..110
پ1-2-1    فرض هدایت الکتریکی صفر…     ……………………………………………………………………………………………………….110
پ1-2-2    فرض هدایت الکتریکی غیر صفر…………     ………………………………………………………………………………………….113
پ1-3 بردار پویینتینگ…………………………………………………………………………………………………………………………….114
پ1-4 محاسبه خواص تشعشعی سطح مشترک دو محیط……………….     ………………………………………………………………117
پ1-4-1    پلاریزاسیون s………     ……………………………………………………………………………………………………………………..117
پ1-4-2    پلاریزاسیون p………     ……………………………………………………………………………………………………………………..120
پ1-5 محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چند لایه…….     ……………………………………………………………………………123
پ1-5-1    پلاریزاسیون s………     ……………………………………………………………………………………………………………………..123
پ1-5-2    پلاریزاسیون p……………………………………………………………………………………………………………………………..127
پیوست 2: نمودارهای خواص تشعشعی ساختارهای بهینه 130
پ2-1-نمودارهای ساختارهای بهینه خنک کاری در روز 130
پ2-2-نمودارهای ساختارهای بهینه خنک کاری در شب 144
هفت
پ2-3-نمودارهای ساختارهای بهینه آینه حرارتی 150
پ2-4-نمودارهای ساختارهای بهینه با ضریب جذب بالا 156
مراجع  162
 
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل ‏1‑1-  یک ساختار چندلایه 3
شکل ‏1‑2-  تشعشع خورشید (سمت چپ) و تشعشع آسمان و مقایسه آن با توزیع پلانک 288.1 K (سمت راست) 4
شکل‏2‑1– ضریب بازتاب اندازه گیری شده ساختار SiO/Al/Glass برای ضخامت 0.8 μm ، (خط چین پایین) 1 μm (خط پر رنگ) و 1.2 μm (خط چین پایین) از لایه SiO 10
/Al/Glass 11
O 11
برای مخلوطی از این دو گاز برای سه ضخامت مختلف  12
/Al/Glass  و بهینه سازی بر اساس ضخامت 13
/Al/Glass 13
/Al/Glass 14
شکل‏2‑8 – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) CdTe/Si اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 16
شکل‏2‑9 – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) CdS اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 17
شکل‏2‑10 – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) اندازه گیری شده برای ترکیب شیشه (3 mm) ، فولاد زنگ نزن (45 nm) و قلع (195 nm) توسط مهیب و همکاران 18
) در طول ساعات روز توسط مهیب و همکاران 19
شکل‏2‑12 – پوشش نوسانی دوبعدی 22
شکل ‏2‑13 – پوشش نوسانی سه بعدی 23
شکل ‏3‑1-کسر انرژی بازتابیده و عبور کرده از یک لایه ضخیم 29
شکل ‏3‑2- کسر انرژی بازتابیده و عبور کرده از یک لایه نازک با درنظر گرفتن تغییر فاز موج 30
شکل ‏3‑3- یک ساختار متشکل از N-2 لایه نازک. 32
شکل ‏3‑4- یک ساختار متشکل از N-2 لایه نازک. 35
شکل‏3‑5– فلوچارت محاسبه خواص تشعشعی در یک طول موج مشخص. 36
شکل ‏4‑1- محفظه خنک کاری ، پوشش جابه جایی و منطقه خنک کاری 38
شکل ‏4‑2- تابش یک پرتو با شدت واحد از پوشش به سمت پایین 39
شکل ‏4‑3- تابش یک پرتو با شدت واحد از منطقه خنک کاری به سمت بالا 39
شکل ‏4‑4- شار طیفی خورشید 41
شکل ‏4‑5- شار طیفی جو 41
هشت
شکل ‏4‑6 – فلوچارت الگوریتم ژنتیک. 45
شکل ‏4‑7- فلوچارت روش عملیات حررتی شبیه سازی شده 47
به ضخامت 3 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 50
به ضخامت 5 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 50
شکل ‏5‑3- ضریب عبور یک لایه پلی اتیلن به ضخامت 50 میکرومتر و یک لایه پلی اتیلن با پوشش 120 نانومتر Te و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [26] 50
شکل ‏5‑4- ضریب عبور و بازتاب یک لایه KBr به ضخامت 5 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 51
شکل ‏5‑5- ضریب عبور و بازتاب یک لایه LiF به ضخامت 5 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 51
شکل ‏5‑6- ضریب عبور و بازتاب یک لایه NaF به ضخامت 6/1 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 51
شکل ‏5‑7- ضریب عبور یک لایه پلی اتیلن به ضخامت 50 میکرومتر پوشش داده شده با لایه نازک PbSe  به ضخامت 210 نانومتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [28] 52
شکل ‏5‑8- ضریب عبور یک لایه پلی اتیلن به ضخامت 420 میکرومتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [23] 52
به ضخامت 1/3 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 52
شکل ‏5‑10- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S11 57
شکل ‏5‑11- خواص تشعشعی ساختار S11 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 58
شکل ‏5‑12- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S11 در محدوده تشعشع خورشید 58
شکل ‏5‑13- خواص تشعشعی ساختار S11 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 58
شکل ‏5‑14- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S11 در محدوده مادون قرمز 59
شکل ‏5‑15- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S12 59
شکل ‏5‑16- خواص تشعشعی ساختار S12 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 59
شکل ‏5‑17- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S12 در محدوده تشعشع خورشید 60
شکل ‏5‑18- خواص تشعشعی ساختار S12 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 60
شکل ‏5‑19- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S12 در محدوده مادون قرمز 60
شکل ‏5‑20- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S13 61
شکل ‏5‑21- خواص تشعشعی ساختار S13 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 61
شکل ‏5‑22- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S13 در محدوده تشعشع خورشید 62
شکل ‏5‑23- خواص تشعشعی ساختار S13 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 62
شکل ‏5‑24- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S13 در محدوده مادون قرمز 62
نه
شکل ‏5‑25- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S14 63
شکل ‏5‑26- خواص تشعشعی ساختار S14 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 63
شکل ‏5‑27- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S14 در محدوده تشعشع خورشید 63
شکل ‏5‑28- خواص تشعشعی ساختار S14 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 64
شکل ‏5‑29- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S14 در محدوده مادون قرمز 64
شکل ‏5‑30- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S15 64
شکل ‏5‑31- خواص تشعشعی ساختار S15 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 65
شکل ‏5‑32- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S15 در محدوده تشعشع خورشید 65
شکل ‏5‑33- خواص تشعشعی ساختار S15 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 65
شکل ‏5‑34- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S15 در محدوده مادون قرمز 66
شکل ‏5‑35- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S18 71
شکل ‏5‑36- خواص تشعشعی ساختار S18 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 71
شکل ‏5‑37- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S18 در محدوده مادون قرمز 71
شکل ‏5‑38- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S21 72
شکل ‏5‑39- خواص تشعشعی ساختار S21 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 72
شکل ‏5‑40- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S21 در محدوده مادون قرمز 73
شکل ‏5‑41- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S25 73
شکل ‏5‑42- خواص تشعشعی ساختار S25 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 74
شکل ‏5‑43- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S25 در محدوده مادون قرمز 74
شکل ‏5‑44- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به یک لایهی KBr 76
و پلی اتیلن در دو طرف KBr 77
و پلی اتیلن در دو طرف NaF 78
شکل ‏5‑47- خواص تشعشعی ساختار S28 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 78
شکل ‏5‑48- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S28 در محدوده مادون قرمز 79
شکل ‏5‑49- خواص تشعشعی ساختار S29 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 79
شکل ‏5‑50- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S29 در محدوده مادون قرمز 79
شکل ‏5‑51- خواص تشعشعی ساختار S30 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 80
شکل ‏5‑52- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S30 در محدوده مادون قرمز 80
شکل ‏5‑53- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری تابع هدف در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S32 83
ده
شکل ‏5‑54- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S32 در ناحیه نور مرئی 84
شکل ‏5‑55- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S32 در بازه 0.7-2.4 μm 84
شکل ‏5‑56- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S32 در بازه 4-85 μm 84
شکل ‏5‑57- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S34 85
شکل ‏5‑58- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S34 در ناحیه نور مرئی 85
شکل ‏5‑59- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S34 در بازه 0.7-2.4 μm 86
شکل ‏5‑60- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S34 در بازه 4-85 μm 86
شکل ‏5‑61- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S35 87
شکل ‏5‑62- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S35 در ناحیه نور مرئی 87
شکل ‏5‑63- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S35 در بازه 0.7-2.4 μm 87
شکل ‏5‑64- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S35 در بازه 4-85 μm 88
شکل ‏5‑65- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S37 89
شکل ‏5‑66- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S37 در ناحیه نور مرئی 90
شکل ‏5‑67- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S37 در بازه 0.7-2.4 μm 90
شکل ‏5‑68- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S37 در بازه 4-85 μm 90
شکل ‏5‑69- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری تابع هدف در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S40 91
شکل ‏5‑70- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S40 در ناحیه نور مرئی 91
شکل ‏5‑71- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S40 در بازه 0.7-2.4 μm 92
شکل ‏5‑72- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S40 در بازه 4-85 μm 92
شکل ‏5‑73- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S42 92
شکل ‏5‑74- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S42 در ناحیه نور مرئی 93
شکل ‏5‑75- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S42 در بازه 0.7-2.4 μm 93
شکل ‏5‑76- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S42 در بازه 4-85 μm 94
شکل ‏5‑77- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری تابع هدف در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S43 94
شکل ‏5‑78- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S43 در ناحیه نور مرئی 95
شکل ‏5‑79- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S43 در بازه 0.7-2.4 μm 95
شکل ‏5‑80- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S43 در بازه 4-85 μm 95
در ناحیه نور مرئی 96
در بازه 0.7-2.4 μm 96
در بازه 4-85 μm 97
در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S44 100
شکل ‏5‑85- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S44 در محدوده تشعشع خورشبد 100
در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S51 101
یازده
شکل ‏5‑87- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S51 در محدوده تشعشع خورشبد 101
در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) برای محاسبه ضخامت های بهینه سلول خورشیدی لایه نازک GaAs/Si 102
در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) برای محاسبه ضخامت های بهینه سلول خورشیدی لایه نازک CdTe/Ge 102
در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S64 103
شکل ‏5‑91- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی پوشش S64 در محدوده تشعشع خورشبد 103
در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S65 104
شکل ‏5‑93- ضریب عبور نرمال و نیمکروی پوشش S65 در محدوده تشعشع خورشبد 104
شکل پ1‑‏1- برخورد یک پرتو با پلاریزاسیون s به یک سطح 116
شکل پ1-‏2 – برخورد یک پرتو با پلاریزاسیون p به یک سطح 119
شکل پ1‑‏3- یک ساختار متشکل از N-2 لایه نازک. 123
شکل پ2‑‏1- خواص تشعشعی ساختار S1 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 130
شکل پ2‑‏2- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S1 در محدوده تشعشع خورشید 131
شکل پ2‑‏3- خواص تشعشعی ساختار S1 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 131
شکل پ2‑‏4- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S1 در محدوده مادون قرمز 131
شکل پ2‑‏5- خواص تشعشعی ساختار S2 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 132
شکل پ2‑‏6- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S2 در محدوده تشعشع خورشید 132
شکل پ2‑‏7- خواص تشعشعی ساختار S2 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 132
شکل پ2‑‏8- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S2 در محدوده مادون قرمز 133
شکل پ2‑‏9- خواص تشعشعی ساختار S3 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 133
شکل پ2‑‏10- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S3 در محدوده تشعشع خورشید 133
شکل پ2‑‏11- خواص تشعشعی ساختار S3 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 134
شکل پ2‑‏12- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S3 در محدوده مادون قرمز 134
شکل پ2‑‏13- خواص تشعشعی ساختار S4 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 134
شکل پ2‑‏14- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S4 در محدوده تشعشع خورشید 135
شکل پ2‑‏15- خواص تشعشعی ساختار S4 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 135
شکل پ2‑‏16- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S4 در محدوده مادون قرمز 135
شکل پ2‑‏17- خواص تشعشعی ساختار S5 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 136
شکل پ2‑‏18- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S5 در محدوده تشعشع خورشید 136
شکل پ2‑‏19- خواص تشعشعی ساختار S5 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 136
شکل پ2‑‏20- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S5 در محدوده مادون قرمز 137
شکل پ2‑‏21- خواص تشعشعی ساختار S6 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 137
شکل پ2‑‏22- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S6 در محدوده تشعشع خورشید 137
دوازده
شکل پ2‑‏23- خواص تشعشعی ساختار S6 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 138
شکل پ2‑‏24- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S6 در محدوده مادون قرمز 138
شکل پ2‑‏25- خواص تشعشعی ساختار S7 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 138
شکل پ2‑‏26- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S7 در محدوده تشعشع خورشید 139
شکل پ2‑‏27- خواص تشعشعی ساختار S7 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 139
شکل پ2‑‏28- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S7 در محدوده مادون قرمز 139
شکل پ2‑‏29- خواص تشعشعی ساختار S8 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 140
شکل پ2‑‏30- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S8 در محدوده تشعشع خورشید 140
شکل پ2‑‏31- خواص تشعشعی ساختار S8 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 140
شکل پ2‑‏32- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S8 در محدوده مادون قرمز 141
شکل پ2‑‏33- خواص تشعشعی ساختار S9 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 141
شکل پ2‑‏34- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S9 در محدوده تشعشع خورشید 141
شکل پ2‑‏35- خواص تشعشعی ساختار S9 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 142
شکل پ2‑‏36- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S9 در محدوده مادون قرمز 142
شکل پ2‑‏37- خواص تشعشعی ساختار S10 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 142
شکل پ2‑‏38- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S10 در محدوده تشعشع خورشید 143
شکل پ2‑‏39- خواص تشعشعی ساختار S10 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 143
شکل پ2‑‏40- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S10 در محدوده مادون قرمز 143
شکل پ2‑‏41- خواص تشعشعی ساختار S16 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 144
شکل پ2‑‏42- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S16 در محدوده مادون قرمز 144
شکل پ2‑‏43- خواص تشعشعی ساختار S17 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 144
شکل پ2‑‏44- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S17 در محدوده مادون قرمز 145
شکل پ2‑‏45- خواص تشعشعی ساختار S19 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 145
شکل پ2‑‏46- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S19 در محدوده مادون قرمز 145
شکل پ2‑‏47- خواص تشعشعی ساختار S20 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 146
شکل پ2‑‏48- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S20 در محدوده مادون قرمز 146
شکل پ2‑‏49- خواص تشعشعی ساختار S22 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 146
شکل پ2‑‏50- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S22 در محدوده مادون قرمز 147
شکل پ2‑‏51- خواص تشعشعی ساختار S23 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 147
شکل پ2‑‏52- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S23 در محدوده مادون قرمز 147
شکل پ2‑‏53- خواص تشعشعی ساختار S24 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 148
شکل پ2‑‏54- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S24 در محدوده مادون قرمز 148
سیزده
شکل پ2‑‏55- خواص تشعشعی ساختار S26 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 148
شکل پ2‑‏56- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S26 در محدوده مادون قرمز 149
شکل پ2‑‏57- خواص تشعشعی ساختار S27 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 149
شکل پ2‑‏58- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S27 در محدوده مادون قرمز 149
شکل پ2‑‏59- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S31 در ناحیه نور مرئی 150
شکل پ2‑‏60- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S31 در بازه 0.7-2.4 μm 150
شکل پ2‑‏61- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S31 در بازه 4-85 μm 150
شکل پ2‑‏62- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S33 در ناحیه نور مرئی 151
شکل پ2‑‏63- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S33 در بازه 0.7-2.4 μm 151
شکل پ2‑‏64- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S33 در بازه 4-85 μm 151
شکل پ2‑‏65- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S36 در ناحیه نور مرئی 152
شکل پ2‑‏66- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S36 در بازه 0.7-2.4 μm 152
شکل پ2‑‏67- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S36 در بازه 4-85 μm 152
شکل پ2‑‏68- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S38 در ناحیه نور مرئی 153
شکل پ2‑‏69- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S38 در بازه 0.7-2.4 μm 153
شکل پ2‑‏70- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S38 در بازه 4-85 μm 153
شکل پ2‑‏71- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S39 در ناحیه نور مرئی 154
شکل پ2‑‏72- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S39 در بازه 0.7-2.4 μm 154
شکل پ2‑‏73- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S39 در بازه 4-85 μm 154
شکل پ2‑‏74- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S41 در ناحیه نور مرئی 155
شکل پ2‑‏75- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S41 در بازه 0.7-2.4 μm 155
شکل پ2‑‏76- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S41 در بازه 4-85 μm 155
شکل پ2‑‏77- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S45 در محدوده تشعشع خورشبد 156
شکل پ2‑‏78- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S46 در محدوده تشعشع خورشبد 156
شکل پ2‑‏79- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S47 در محدوده تشعشع خورشبد 156
شکل پ2‑‏80- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S48 در محدوده تشعشع خورشبد 157
شکل پ2‑‏81- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S49 در محدوده تشعشع خورشبد 157
شکل پ2‑‏82- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S50 در محدوده تشعشع خورشبد 157
شکل پ2‑‏83- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S52 در محدوده تشعشع خورشبد 158
شکل پ2‑‏84- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S53 در محدوده تشعشع خورشبد 158
شکل پ2‑‏85- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S54 در محدوده تشعشع خورشبد 158
شکل پ2‑‏86- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S55 در محدوده تشعشع خورشبد 159
شکل پ2‑‏87- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S56 در محدوده تشعشع خورشبد 159
شکل پ2‑‏88- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S57 در محدوده تشعشع خورشبد 159
شکل پ2‑‏89- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S58 در محدوده تشعشع خورشبد 160
شکل پ2‑‏90- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S59 در محدوده تشعشع خورشبد 160
چهارده
شکل پ2‑‏91- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S60 در محدوده تشعشع خورشبد 160
شکل پ2‑‏92- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S61 در محدوده تشعشع خورشبد 161
شکل پ2‑‏93- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S62 در محدوده تشعشع خورشبد 161
شکل پ2‑‏94- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S63 در محدوده تشعشع خورشبد 161
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول ‏2‑1- مقادیر  ،  ، P و ΔT برای سه ساختار 15
جدول ‏2‑2- خواص تشعشعی اندازه گیری شده یک فویل پلی اتیلن به ضخامت 50 μm با بهره گرفتن از پوشش ها و رنگدانه های مختلف توسط دابسون و همکاران 16
جدول ‏2‑3- خواص تشعشعی متوسط یک لایه نازک CdTe به ضخامت 9.7 μm  روی لایه 1 میلیمتری سیلیکون ، اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 17
جدول ‏2‑4- خواص تشعشعی متوسط یک لایه نازک CdS به ضخامت 1 mm ، اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 18
جدول ‏2‑5- خواص تشعشعی متوسط ساختار شیشه ، فولاد زنگ نزن و قلع ، اندازه گیری شده توسط مهیب و همکاران 18
اندازه گیری شده توسط الکهیلی و همکاران 21
جدول ‏5‑1- پوشش های بهینه خنک کاری در روز 54
جدول ‏5‑2- خواص تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در روز در جهت نرمال 54
جدول ‏5‑3- خواص تشعشعی نیمکروی پوشش های بهینه خنک کاری در روز 55
) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوشش های بهینه خنک کاری در روز با فرض شار تشعشعی نرمال 55
) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوشش های بهینه خنک کاری در روز با فرض شار تشعشعی دیفیوز 56
جدول ‏5‑6- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در روز و شب با فرض ε=1 67
جدول ‏5‑7- پوششهای بهینه خنک کاری در شب 68
جدول ‏5‑8- خواص تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در شب در جهت نرمال 69
جدول ‏5‑9- خواص نیمکروی تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در شب 69
) پوشش های بهینه خنک کاری در شب برای شار نرمال و دیفیوز 70
جدول ‏5‑11- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در شب با فرض ε=1 75
) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی نرمال 76
) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی دیفیوز 76
) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی نرمال 80
) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی دیفیوز 81
جدول ‏5‑16- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در شب با فرض ε=1 81
82
در جهت نرمال 82
83
شانزده
88
در جهت نرمال 89
89
جدول ‏5‑23- پوشش های بهینه با ضریب جذب بالا 98
هفده
جدول ‏5‑24- ضریب جذب نرمال و نیمکروی متوسط هر پوشش. 99
 
فهرست علائم و نمادها
 
 
نمادهای لاتین
 
علائم یونانی
ضریب جذب متوسط
ضریب جذب
چگالی شار مغناطیسی (Wb/m2)
ضریب عبور
جا به ­جایی الکتریکی (C/m2)
ضریب بازتاب
میدان الکتریکی (V/m)
ضریب گسیل
میدان مغناطیسی (A/m)
طول موج ()
چگالی جریان الکتریکی (A/m2)
رسانایی الکتریکی (A/Vm)
ضریب جذب متوسط
ضریب استهلاک
بردار پویینتینگ (W/m2)
زاویه­ (rad)
ضریب عبور متوسط
فرکانس زاویه­ای (rad/s)
سرعت نور (m/s)
فاز
ضخامت هر لایه (nm)
ضریب عبور داخلی
ضریب جا به ­جایی (W/m2K)
تغییر فاز
بردار موج (1/m)
چگالی بار (C/m3)
ضریب شکست
ضریب گذردهی (F/m)
شار حرارتی (W/m2)
ضریب تراوایی (N/A2)
بردار مکان (m)
 
زیرنویس
زمان (s)
s
پلاریزاسیون s
توان خنک­کاری (W/m2)
p
پلاریزاسیون p
مقاومت حرارتی (m2K/W)
unpolarized
بدون پلاریزاسیون
دمای پوشش (ºC)
hemispherical
نیم­کروی
دمای منطقه­ی خنک­کاری (ºC)
sol
محدوده­ تشعشع خورشید
دمای محیط (ºC)
محدوده­ نور مرئی
vis
چکیده
پوشش با لایه­های نازک نقش بسیار مهمی در صنایع نیم رسانا ها و تجهیزات میکروالکترومکانیک و نانوالکترومکانیک دارد. با اضافه کردن یک لایه­ نازک به سطح به علت تداخل امواج الکترومغناطیسی، خواص تشعشعی سطح کاملا متفاوت خواهد بود. در این پروژه با بهره گرفتن از روش­های الکترومغناطیسی، خواص تشعشعی یک ساختار چندلایه­ نازک محاسبه می­شود و با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک و عملیات حرارتی شبیه­سازی شده، خواص چنین ساختاری با تغییر جنس و ضخامت لایه­ها با توجه به مسائل کاربردی بهینه­سازی می­شود.
یکی از مسائل مورد بررسی در این پروژه خنک­کاری تشعشعی است. مشخص شده که در صورتیکه رطوبت بالا نباشد جو زمین در بازه­ 8 تا 13 میکرومتر به صورت یک چاه حرارتی عمل می­ کند و درنتیجه در صورت استفاده ازیک پوشش انتخابگر، به گونه­ای که تبادل انرژی را به این بازه محدود کند می­توان بدون مصرف انرژی خنک­کاری انجام داد. استفاده از پوشش­هایی که امکان خنک­کاری تحت تابش مستقیم نور خورشید را مهیا کنند تا کنون به صورت یک چالش باقی مانده است. در این پروژه تعدادی پوشش معرفی شده، که به کمک آن­ها امکان خنک­کاری جزئی در حد 2 تا 3 درجه­ سانتیگراد، تحت تابش مستقیم نور خورشید وجود دارد. همچنین تعداد زیادی پوشش بهینه برای خنک­کاری در شب معرفی شده است. به علاوه ایده­ی استفاده از پتاسیم بروماید پوشش­داده شده از دو طرف به عنوان یک پوشش بسیار مناسب برای خنک­کاری در شب برای اولین بار مطرح شده است. افت دما با بهره گرفتن از چنین پوششی حدود 123% افزایش خواهد داشت.
همچنین ساختارهای بهینه جهت کاربرد به عنوان آینه­ حرارتی معرفی شده است. ضمن اینکه BaTiO3 به عنوان یک آینه­ حرارتی بسیار مناسب، برای اولین بار مورد بررسی قرار گرفته است.
کلمات کلیدی: انتقال حرارت، لایه­های نازک، انتقال حرارت تشعشعی در ابعاد نانو، خواص تشعشعی، خنک­کاری تشعشعی، آینه­های حرارتی، بهینه­سازی

1-1  پیشگفتار

با توجه به کاربردهای وسیع لایه­های نازک، استفاده از این تکنولوژی در بسیاری از ادوات  اپتیکی، الکترونیکی و تجهیزات مربوط به انرژی خورشیدی متداول شده­است. از طرفی، اطلاع از خواص تشعشعی ساختارهای چندلایه[1] شامل لایه­های نازک، در بسیاری از کاربردهای عملی مانند فرایندهای گرمایی سریع[2] (RTP) [1و2] و سلول­های خورشیدی حائز اهمیت کلیدی می­باشد. یافتن ضخامت بهینه­ لایه­ها جهت دستیابی به خواص تشعشعی مورد نظر، کاربردهای مهمی در تجهیزات خنک­کننده­ تشعشعی[3]، آینه­های حرارتی[4]، کلکتورهای خورشیدی و سلول­های خورشیدی دارد، ولی با این وجود به ندرت مورد بررسی قرار گرفته است.
 
لایه­های نازک در کاربردها معمولا به شکل ساختارهای چندلایه مطابق شکل 1-1 استفاده می­شوند.
شکل ‏1‑1-  یک ساختار چندلایه
همان­طور که دیده می­شود یک لایه­ ضخیم(Substrate) با ضخامتی از order میلیمتر وجود دارد که در اطراف آن (یا فقط در یک سمت) لایه­های نازک قرار دارند. یکی از ویژگی­های مهم این ساختارها قابل تنظیم بودن خواص تشعشعی آن­ها است. خواص تشعشعی چنین ساختارهایی به عوامل متعددی بستگی دارد که در ادامه لیست می­شوند[3]:
  • تعداد لایه­ها

  • جنس لایه­ها

  • نحوه­ چینش لایه­ها

  • ضخامت لایه­ها

  • زاویه­ برخورد

  • دمای لایه­ها

  • پلاریزاسیون پرتو برخوردی
با توجه به تغییرات طیفی خواص تشعشعی این لایه­ها می­توان با بهره گرفتن از ترکیب­های متنوع از لایه­های مختلف، خواص تشعشعی را در بازه­های مختلف طول موج تغییر داد. در نتیجه  در صورتیکه جنس و ضخامت لایه­ها به درستی انتخاب شود، می­توان به کمک ساختارهای چندلایه­ نازک به پوشش­های انتخابگر متنوع دسترسی پیدا کرد.
تعداد صفحه : 188
قیمت : 14700 تومان


بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد


و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.


پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]


در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.


***  *** ***


]]>

دسته‌ها: رشته مکانیک