Διαχείριση θερμικής ακτινοβολίας για παθητικό έλεγχο θερμοκρασίας
Loading...
Date
Authors
Φαρμασώνης, Ιωάννης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται συγκεκριμένες έξυπνες δομές με τις οποίες δίνεται η δυνατότητα στις επιφάνειες που τις φέρουν, να μεταβάλλουν το συντελεστή θερμικής εκπομπής τους, σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία στην οποία βρίσκονται. Γίνεται μια αναφορά στις σύγχρονες μεθόδους και τη βιβλιογραφία για τα υλικά και τις δομές που επιτρέπουν τη μεταβολή των θερμό-οπτικών ιδιοτήτων για τις επιφάνειες, καθώς και μια ανασκόπηση στο εύρος των εφαρμογών τους στον τομέα της τεχνολογίας. Η ενεργοποίηση των δομών που μελετήθηκαν, έγινε με παθητικό έλεγχο της θερμοκρασίας, και δόθηκε έμφαση στην περαιτέρω παραμετροποίηση των διατάξεων ως προς τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες των υλικών τους, σε μια προσπάθεια πρόβλεψης και προσαρμογής της απόκρισής τους.
Η εργασία περιλαμβάνει πειραματικό και υπολογιστικό σκέλος. Με τη χρήση ενός θαλάμου κενού μετρήθηκε ο συντελεστής θερμικής εκπομπής για υλικά με συγκεκριμένες ιδιότητες, καθώς και ο ισοδύναμος συντελεστής θερμικής εκπομπής για τις υπό μελέτη έξυπνες δομές. Ο ισοδύναμος συντελεστής θερμικής εκπομπής σχεδιάζεται με σκοπό τη μεταβολή του συναρτήσει της θερμοκρασίας. Αυτές οι έξυπνες δομές μελετήθηκαν πειραματικά αλλά και θεωρητικά με τη χρήση λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων. Ο μεταβλητός συντελεστής θερμικής εκπομπής ε_eff των έξυπνων δομών παραμετρικοποιήθηκε ως προς τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του.
Τα δεδομένα που προέκυψαν για το εύρος τιμών του ε_eff, καθώς και οι δυνατότητες που αναδείχθηκαν για τη μεταβολή αυτού του εύρους ή του αντίστοιχου θερμοκρασιακού, χρησιμοποιήθηκαν στο πρόβλημα της αντικατάστασης του υποσυστήματος θέρμανσης ενός νάνο-δορυφόρου (Cubesat), με ένα αντίστοιχο υποσύστημα παθητικού θερμοκρασιακού ελέγχου. Μελετήθηκαν ακραίες περιπτώσεις με βάση ένα συγκεκριμένο ενεργειακό ισοζύγιο για ένα σύνολο σεναρίων ως προς τα υλικά των πλευρών του δορυφόρου και την κατανομή των προσαρμοσμένων διατάξεων σε αυτές, και επαναϋπολογίστηκε το εύρος των ακραίων θερμοκρασιών που αναπτύσσονται. Τα αποτελέσματα ως προς τον περιορισμό αυτού του εύρους, αλλάζουν τα δεδομένα όσον αφορά τις ενεργειακές απαιτήσεις, το συνολικό βάρος του δορυφόρου και την θερμοκρασιακή κόπωση ενός νάνο-δορυφόρου.
Η συγκεκριμένη εργασία αναδεικνύει τη δυνατότητα των επιφανειών με μεταβλητό συντελεστή θερμικής εκπομπής να χρησιμοποιηθούν σε μια πληθώρα τεχνολογικών εφαρμογών, και τη σημασία του παθητικού ελέγχου της θερμοκρασίας, που θέτει νέα δεδομένα στο σχεδιασμό.
Description
Keywords
Συντελεστής θερμικής εκπομπής, Διαχείριση θερμικής ακτινοβολίας, Παθητικός θερμοκρασιακός έλεγχος