جلسه دفاع پایان¬نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- گرایش تبدیل انرژی
موضوع: بررسی تجربی اثر پوشش‌های مختلف سطح بر عملکرد دستگاه برداشت آب از اتمسفر به روش ترموالکتریک
استادان راهنما: دکتر محسن ثقفیان – دکتر علی اکبر عالم رجبی
استادان داور: دکتر رامین کوهی کمالی – دکتر محمدرضا توکلی نژاد
چکیده
کمبود منابع آب آشامیدنی در سال‌های اخیر، توسعه روش‌های نوین و پایدار تولید آب را ضروری ساخته است. در این میان، برداشت آب از رطوبت اتمسفر از طریق میعان بخار آب، به‌ویژه با استفاده از سامانه‌های ترموالکتریک، به‌عنوان روشی قابل‌توجه مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، یک دستگاه برداشت آب از اتمسفر مبتنی بر فناوری ترموالکتریک طراحی و ساخته شد و عملکرد آن با هدف بررسی تأثیر پوشش‌های فلزی بر بهبود فرآیند میعان و افزایش میزان آب تولیدی، به‌صورت تجربی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور، سطح سرد دستگاه با پوشش‌های فلزی مس و نیکل اصلاح شد و عملکرد آن‌ها با سطح آلومینیومی بدون پوشش مقایسه گردید. آزمایش‌ها در شرایط مختلف دما و رطوبت نسبی انجام شدند تا تأثیر این پارامترها بر میزان آب تولیدی بررسی شود. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که نوع پوشش سطح سرد تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد دستگاه دارد و در برخی شرایط آزمایشگاهی، میزان آب تولیدی با اصلاح سطح نسبت به سطح آلومینیومی بدون پوشش تا 4۰۰ درصد افزایش یافت. مقایسه عملکرد نمونه‌ها نشان داد که سطح دارای پوشش مسی بیشترین میزان تولید آب را داشته است؛ سطح دارای پوشش نیکلی در رتبه دوم قرار گرفت و سطح آلومینیومی بدون پوشش کمترین میزان تولید آب را نشان داد. بررسی ویژگی‌های ترشوندگی نیز نشان داد که زاویه تماس آب برای سطح آلومینیومی، سطح مسی و سطح نیکلی به‌ترتیب برابر با ۶۹٫۵، ۱۲۶٫۲ و ۷۳ درجه است. بر این اساس، سطح مسی رفتار آب‌گریزتری نسبت به دو سطح دیگر داشته، درحالی‌که سطح نیکلی و آلومینیومی رفتار آبدوست‌تری نسبت به سطح مسی نشان داده‌اند. این نتایج بیانگر آن است که افزایش تولید آب الزاماً با کاهش زاویه تماس و افزایش آبدوستی سطح همراه نیست؛ زیرا عملکرد فرآیند چگالش علاوه بر ترشوندگی، می‌تواند تحت تأثیر رسانایی حرارتی، زبری، ساختار سطحی، رشد و ادغام قطرات و نحوه جداشدن آن‌ها از سطح قرار گیرد. از آنجا که رسانایی حرارتی مس بیشتر از نیکل و آلومینیوم است، انتقال مؤثرتر حرارت در سطح مسی می‌تواند یکی از عوامل مؤثر در عملکرد مطلوب‌تر آن باشد؛ هرچند تعیین سهم دقیق این عامل به بررسی‌های تکمیلی نیاز دارد. در مجموع، نتایج این پژوهش نشان داد که اصلاح سطح سرد، به‌ویژه با پوشش مسی، ظرفیت قابل‌توجهی برای افزایش میزان آب تولیدی سامانه‌های ترموالکتریک برداشت آب از اتمسفر دارد. با توجه به عملکرد برتر سطح مسی در آزمایش‌های انجام‌شده، استفاده از این پوشش می‌تواند راهکاری مؤثر برای بهبود عملکرد چنین سامانه‌هایی باشد.
