Skip to main content
SUPERVISOR
Sayed Majed Mortazavi,Mehdi Amirnasr
سیدمجید مرتضوی درچه (استاد راهنما) مهدی امیرنصر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zeinab Kazemi
زینب کاظمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Enhancing thermal properties stability of inorganic PCM on textile using some nanoparticles
Recently there has been a lot of attention to fibers and fabrics which have the quality to adapt themselves to their surrounding climate. We can acquire this quality using Phase Change Materials. Phase Change Materials theoretically can be changed in to another form in constant temperature and consequently can save a large amount of energy. These materials include two clusters: organic and inorganic. Inorganic materials are good materials to be used for saving thermal energy; because they have high capacity per volume, high thermal Conductivity and they are low priced. Anyhow, there will be some problems in using hydrated salts as Phase Change Materials, one of these problems is phase separation and the other is subcooling. These problems will reduce thermal capacity, immensely and cause inconstancy in thermal properties of hydrated salt. In this research we used Na2SO 4 .10H 2 O and an Eutectic mixture of Na 2 HPO 4 .12H 2 O and Na 2 CO 3 .10H 2 O as inorganic Phase Change Materials in fabric structure for the first time. These inorganic Phase Change Materials melt around body temperature. In this research we introduce a simple method to keep inorganic Phase Change Materials in fabric structure. By this method there is not necessary for Phase Change Materials to be micro capsulated. We used coating technique for preparation of fabric containing Phase Change Materials. Thermo physical properties and thermal stability effect of treated fabric was checked out by Differential Scanning Calorimetry and Thermo Gravimetric analysis. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was used to determine the chemical structure of fabric with Phase Change Materials. The air transfer, water permeability, and physical properties of treated fabric were also investigated. The results show that adding Nano Montmorillonit as thickening agent and Sodium tetra borate as nucleating agent to Gluber's salt cause the system to be stable thermodynamically and could be used in various thermal cycles without reducing thermal capacity. In this research، considering the repeatability of thermo physical qualities of fabric with inorganic Phase Change Materials, it can be said that subcooling and phase separation problems are completely eliminated . FT-IR analysis indicated that there was no chemical interaction between materials in silicon rubber matrix. Investigation of textile physical properties shows that the thickness and bending properties of treated fabric did not change significantly and it is because of the elastomeric structure of silicon rubber. The air transfer and water permeability of fabric were reduced generally but, the water permeability of treated fabric was tolerable. As a result, Silicon rubber can be applied on textile structure to hold Phase Change Materials while there is no need for Phase Change Materials to be microencapsulated and treated textile can be served as an appropriate smart thermal insulator. Keywords : Inorganic Phase Change Materials, Thermal energy storage, smart textile, inorganic nanoparticles, thermal properties stability
الیاف و منسوجاتی که ویژگی تطبیق پذیری با شرایط آب و هوایی پیرامون را دارند اخیراً توجه زیادی به خود جلب کرده‌اند. می‌توان با استفاده از مواد تغییر دهنده‌ی فاز به این ویژگی دست پیدا کرد. مواد تغییر دهنده فاز از نظر تئوری توانایی تغییر حالت در دمای تقریباً ثابت و ذخیره‌ی مقدار زیادی انرژی را دارند. این مواد به دو گروه آلی و معدنی تقسیم می‌شوند. مواد معدنی به دلیل دانسیته ی ذخیره‌ی حجمی بالا، رسانایی گرمایی نسبتاً بالا و همچنین قیمت مناسب در مقایسه با مواد آلی، مواد مناسبی برای استفاده در ذخیره‌ی انرژی گرمایی هستند. به هر حال به هنگام استفاده از نمک‌های هیدراته به عنوان مواد تغییر دهنده‌ی فاز مشکلاتی پیش می‌آید. یکی از این مشکلات جدایی فاز و دیگری subcooling است. این مشکلات شدیداً ذخیره‌ی گرما را کاهش می دهند وموجب ناپایداری خواص حرارتی نمک هیدراته می‌شوند. در این تحقیق به منظور بهبود خواص حرارتی منسوج، روش جدیدی برای وارد کردن PCM در ساختار منسوج معرفی می گردد که دیگر نیازی به میکروکپسول کردن PCM نمی باشد. در این روش از ماتریس پلیمری سیلیکون رابر مایع به منظور حبس و نگهداری ماده ی تغییر دهنده ی فاز در ساختار پارچه استفاده شد و خواص ترموفیزیکی و پایداری اثر حرارتی کالای تکمیل شده بررسی شد. در این تحقیق برای نخستین بار به منظور ایجاد خاصیت تعدیل گرمایی در منسوج از مواد تغییردهنده ی فاز معدنی(Na2SO 4 .10H 2 O و مخلوط اوتکتیک Na 2 HPO 4 .12H 2 O و Na 2 CO 3 .10H 2 O )استفاده شد. همچنین با استفاده از نمک سولفات سدیم بی آب، نمک سدیم سولفات 10 آبه به صورت ناخالص تهیه شد و خواص ترموفیزیکی نمک گلوبر ناخالص تهیه شده با خواص ترموفیزیکی نمک گلوبر خالص توسط DSC مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد که افزودن نانومونت موریونیت به عنوان غلظت دهنده و همچنین بوراکس به عنوان عامل هسته ساز به نمک گلوبر باعث می‌شود که سیستم از لحاظ ترمودینامیکی پایدار باشد و بدون کاهش ظرفیت گرمایی در چرخه های حرارتی متعدد مورد استفاده قرارگیرد. با توجه به تکرار پذیری خواص ترموفیزیکی منسوج حاوی PCM در این تحقیق می‌توان گفت مشکل subcooling و جدایی فاز نمک گلوبر کاملاً برطرف شده است و لایه ی سیلیکون رابرتوانایی نگهداریPCM در حالت مایع را دارد. علاوه بر این نتایج حاصل از گرماسنجی پویشی تفاضلی و آنالیز توزین حرارتی مؤید این مطلب است که کالای تکمیل شده با مواد تغییردهنده فاز معدنی خواص حرارتی کاملاً برگشت پذیری دارد و از لحاظ حرارتی پایدار است، بنابراین می‌تواند به عنوان یک منسوج هوشمند مورد استفاده قرار گیرد. کلمات کلیدی : مواد تغییر دهنده فاز معدنی- ذخیره انرژی گرمایی- منسوج هوشمند- نانوذرات معدنی- پایداری خواص حرارتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی