دانلود پایان نامه

و نیمکروی S33 در بازه ۰.۷-۲.۴ ?m ۱۵۱
شکل پ۲-‏۶۴- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S33 در بازه ۴-۸۵ ?m ۱۵۱
شکل پ۲-‏۶۵- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S36 در ناحیه نور مرئی ۱۵۲
شکل پ۲-‏۶۶- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S36 در بازه ۰.۷-۲.۴ ?m ۱۵۲
شکل پ۲-‏۶۷- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S36 در بازه ۴-۸۵ ?m ۱۵۲
شکل پ۲-‏۶۸- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S38 در ناحیه نور مرئی ۱۵۳
شکل پ۲-‏۶۹- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S38 در بازه ۰.۷-۲.۴ ?m ۱۵۳
شکل پ۲-‏۷۰- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S38 در بازه ۴-۸۵ ?m ۱۵۳
شکل پ۲-‏۷۱- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S39 در ناحیه نور مرئی ۱۵۴
شکل پ۲-‏۷۲- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S39 در بازه ۰.۷-۲.۴ ?m ۱۵۴
شکل پ۲-‏۷۳- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S39 در بازه ۴-۸۵ ?m ۱۵۴
شکل پ۲-‏۷۴- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S41 در ناحیه نور مرئی ۱۵۵
شکل پ۲-‏۷۵- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S41 در بازه ۰.۷-۲.۴ ?m ۱۵۵
شکل پ۲-‏۷۶- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S41 در بازه ۴-۸۵ ?m ۱۵۵
شکل پ۲-‏۷۷- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S45 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۶
شکل پ۲-‏۷۸- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S46 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۶
شکل پ۲-‏۷۹- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S47 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۶
شکل پ۲-‏۸۰- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S48 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۷
شکل پ۲-‏۸۱- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S49 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۷
شکل پ۲-‏۸۲- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S50 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۷
شکل پ۲-‏۸۳- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S52 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۸
شکل پ۲-‏۸۴- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S53 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۸
شکل پ۲-‏۸۵- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S54 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۸
شکل پ۲-‏۸۶- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S55 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۹
شکل پ۲-‏۸۷- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S56 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۹
شکل پ۲-‏۸۸- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S57 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۵۹
شکل پ۲-‏۸۹- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S58 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۶۰
شکل پ۲-‏۹۰- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S59 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۶۰
شکل پ۲-‏۹۱- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S60 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۶۰
شکل پ۲-‏۹۲- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S61 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۶۱
شکل پ۲-‏۹۳- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S62 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۶۱
شکل پ۲-‏۹۴- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S63 در محدوده تشعشع خورشبد ۱۶۱

فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول ‏۲-۱- مقادیر ، ، P و ?T برای سه ساختار ۱۵
جدول ‏۲-۲- خواص تشعشعی اندازه گیری شده یک فویل پلی اتیلن به ضخامت ۵۰ ?m با استفاده از پوشش ها و رنگدانه های مختلف توسط دابسون و همکاران ۱۶
جدول ‏۲-۳- خواص تشعشعی متوسط یک لایه نازک CdTe به ضخامت ۹.۷ ?m روی لایه ۱ میلیمتری سیلیکون ، اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران ۱۷
جدول ‏۲-۴- خواص تشعشعی متوسط یک لایه نازک CdS به ضخامت ۱ mm ، اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران ۱۸
جدول ‏۲-۵- خواص تشعشعی متوسط ساختار شیشه ، فولاد زنگ نزن و قلع ، اندازه گیری شده توسط مهیب و همکاران ۱۸
جدول ‏۲-۶- خواص تشعشعی متوسط ساختار WO3/Au/WO3 اندازه گیری شده توسط الکهیلی و همکاران ۲۱
جدول ‏۵-۱- پوشش های بهینه خنک کاری در روز ۵۴
جدول ‏۵-۲- خواص تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در روز در جهت نرمال ۵۴
جدول ‏۵-۳- خواص تشعشعی نیمکروی پوشش های بهینه خنک کاری در روز ۵۵
جدول ‏۵-۴- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوشش های بهینه خنک کاری در روز با فرض شار تشعشعی نرمال ۵۵
جدول ‏۵-۵- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوشش های بهینه خنک کاری در روز با فرض شار تشعشعی دیفیوز ۵۶
جدول ‏۵-۶- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در روز و شب با فرض ?=۱ ۶۷
جدول ‏۵-۷- پوششهای بهینه خنک کاری در شب ۶۸
جدول ‏۵-۸- خواص تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در شب در جهت نرمال ۶۹
جدول ‏۵-۹- خواص نیمکروی تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در شب ۶۹
جدول ‏۵-۱۰- توان خنک کاری (برحسب W/m2) پوشش های بهینه خنک کاری در شب برای شار نرمال و دیفیوز ۷۰
جدول ‏۵-۱۱- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در شب با فرض ?=۱ ۷۵
جدول ‏۵-۱۲- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی نرمال ۷۶
جدول ‏۵-۱۳- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی دیفیوز ۷۶
جدول ‏۵-۱۴- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی نرمال ۸۰
جدول ‏۵-۱۵- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی دیفیوز ۸۱
جدول ‏۵-۱۶- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در شب با فرض ?=۱ ۸۱
جدول ‏۵-۱۷- ساختارهای بهینه SiO2 ۸۲
جدول ‏۵-۱۸- Tvis ،R0.7-2.4 و R4-85 ساختارهای بهینه SiO2 در جهت نرمال ۸۲
جدول ‏۵-۱۹- Tvis ،R0.7-2.4 و R4-85 نیمکروی ساختارهای بهینه SiO2 ۸۳
جدول ‏۵-۲۰- ساختارهای بهینه BaTiO3 ۸۸
جدول ‏۵-۲۱- Tvis ،R0.7-2.4 و R4-85 ساختارهای بهینه BaTiO3 در جهت نرمال ۸۹
جدول ‏۵-۲۲- Tvis،R0.7-2.4 و R4-85 نیمکروی ساختارهای بهینه BaTiO3 ۸۹
جدول ‏۵-۲۳- پوشش های بهینه با ضریب جذب بالا ۹۸
جدول ‏۵-۲۴- ضریب جذب نرمال و نیمکروی متوسط هر پوشش ۹۹

فهرست علائم و نمادها

نمادهای لاتین

علائم یونانی

ضریب جذب متوسط

ضریب جذب

چگالی شار مغناطیسی (Wb/m2)

ضریب عبور

جابهجایی 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 جابهجایی (W/m2K)

تغییر فاز

بردار موج (۱/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 (?C)
hemispherical
نیمکروی

دمای منطقهی خنککاری (?C)
sol
محدودهی تشعشع خورشید

دمای محیط (?C)
vis
محدودهی نور مرئی

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 استفاده از روشهای الکترومغناطیسی، خواص تشعشعی یک ساختار چندلایه نازک محاسبه میشود و با استفاده 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 ۸ تا ۱۳ میکرومتر به صورت یک چاه حرارتی عمل میکند 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 ۲ تا ۳ درجهی 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 استفاده از چنین پوششی حدود ۱۲۳% 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

۱- فصل اول
فصل اول: مقدمه
۱-۱ 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 چندلایه۱ شامل لایههای نازک، در بسیاری از کاربردهای عملی مانند فرایندهای گرمایی سریع۲ (RTP) [1و۲] و سلولهای خورشیدی حائز اهمیت کلیدی میباشد. یافتن ضخامت بهینه لایهها جهت دستیابی به خواص تشعشعی مورد نظر، کاربردهای مهمی در تجهیزات خنککننده تشعشعی۳، آینههای حرارتی۴، 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 ۱-۱ استفاده میشوند.

شکل ‏۱-۱- 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[۳]:
۱- تعداد لایهها
۲- جنس لایهها
۳- نحوه چینش لایهها
۴- ضخامت لایهها
۵- زاویه برخورد
۶- دمای لایهها
۷- پلاریزاسیون پرتو برخوردی
با توجه به تغییرات طیفی خواص تشعشعی این لایهها میتوان با استفاده 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.
۱-۲ خنککاری تشعشعی
بخشی از انرژی گسیل شده از خورشید در جو زمین جذب

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید