Βελτίωση της θερμικής απόδοσης παραβολικού ηλιακού συλλέκτη με χρήση νανοϋλικών - Γκίνης, Γεώργιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας, 2016)
Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά τη σχεδίαση και προσομοίωση ενός συγκεντρωτικού ηλιακού συλλέκτη τύπου PTC, με τη βοήθεια του λογισμικού σχεδίασης και προσομοίωσης Solidworks. Αρχικά, στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται γενικά στοιχεία περί ηλιακής ενέργειας. Ακόμα, παρουσιάζονται τα περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με την ενέργεια που είναι η όξινη βροχή, η τρύπα του όζοντος και η παγκόσμια κλιματική αλλαγή. Επίσης, παρατίθενται ορισμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας. Τέλος, γίνεται μία μικρή ιστορική αναδρομή στη χρήση της ηλιακής ενέργειας από τον άνθρωπο. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύονται η λειτουργία και οι ιδιότητες διάφορων ειδών ηλιακών συλλεκτών αρχικά χωρισμένοι σε δύο βασικές κατηγορίες, συγκεντρωτικούς και μη συγκεντρωτικούς. Οι μεν συγκεντρωτικοί χωρίζονται σε ηλιοστάτες, συλλέκτες Fresnel, παραβολικούς δίσκους και κοίλους παραβολικούς συλλέκτες και οι δε μη συγκεντρωτικοί χωρίζονται σε επίπεδους συλλέκτες, σύνθετους παραβολικούς συλλέκτες και συλλέκτες με σωλήνα κενού. Τέλος, δίνεται έμφαση στους συγκεντρωτικούς παραβολικούς συλλέκτες τύπου PTC που αποτελούν τη βάση της παρούσας εργασίας. Στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται πληροφορίες για τα νανοϋλικά. Γίνεται κατηγοριοποίηση των νανοϋλικών και παρουσιάζονται οι εξισώσεις που ορίζουν τις ιδιότητές τους όπως πυκνότητα, θερμοχωρητικότητα, θερμική αγωγιμότητα και ιξώδες. Επίσης, παρουσιάζονται τύποι για ενεργειακή και εξεργειακή ανάλυση καθώς και ανάλυση μεταφοράς θερμότητας του συλλέκτη. Στο τέταρτο κεφάλαιο, γίνεται μία εισαγωγή στο Solidworks. Ακολούθως, αναφέρονται αναλυτικά τα βήματα του δισδιάστατου και του τρισδιάστατου σχεδιασμού του συγκεντρωτικού ηλιακού συλλέκτη τύπου PTC παραθέτοντας βήμα-βήμα τη μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για τη σχεδίαση κάθε μιας συνιστώσας. Στο πέμπτο κεφάλαιο, περιλαμβάνεται το κομμάτι της προσομοίωσης. Χρησιμοποιούνται ως εργαζόμενο μέσο τα νανοϋλικά. Περιγράφεται η βασική ιδέα με την οποία προσεγγίζουμε το πρόβλημα και παράλληλα γίνονται οι απαραίτητες παραδοχές για την προσαρμογή του στο πρόγραμμα. Στο έκτο κεφάλαιο, παρατίθενται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης μέσω πινάκων και διαγραμμάτων. Επίσης, παρουσιάζονται διάφορα θερμοκρασιακά πεδία του συλλέκτη. Τέλος, γίνεται οπτική βελτιστοποίηση του συλλέκτη. Στο έβδομο και τελευταίο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.