Διαχείριση θερμικής ακτινοβολίας για παθητικό έλεγχο θερμοκρασίας
| dc.contributor.advisor | Σιακαβέλλας, Νικόλαος | |
| dc.contributor.author | Φαρμασώνης, Ιωάννης | |
| dc.contributor.committee | Σιακαβέλλας, Νικόλαος | |
| dc.contributor.committee | Καούρης, Ιωάννης | |
| dc.contributor.committee | Κούτμος, Παναγιώτης | |
| dc.contributor.other | Farmasonis, Ioannis | |
| dc.date.accessioned | 2017-10-04T07:26:43Z | |
| dc.date.available | 2017-10-04T07:26:43Z | |
| dc.date.copyright | 2016-11-13 | |
| dc.degree | Μεταπτυχιακή Εργασία | el |
| dc.description.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. | el |
| dc.description.translatedabstract | Specific smart structures are presented in this current paper, which offer the ability to alter the coefficient of thermal emission of the bearing surfaces, as a function of their temperature. References of modern methods and literature for materials and structures which allow the change of thermo-optical properties of the surfaces are studied, and their range of applications in technology is reviewed. The actuation of the material structures tested, was based on passive temperature control. In an effort to predict and adjust these structures’ response, this work focuses on further customization of their geometry and material properties. This paper includes computational results and experimental verification. Emissivity coefficient was measured for materials with constant properties as well as the equivalent thermal emissivity of the smart structures under study, utilizing a vacuum chamber. The structures were designed so that thermal emissivity varies as function of temperature. Their response was studied experimentally and theoretically by using finite element software. The variable thermal emissivity ε𝑒𝑓𝑓 of these materials was customized by their geometric characteristics. The data obtained for the range of the emissivity values, and potentiality that emerged to adjust the emissivity and temperature ranges, was exploited in order to replace the heating and cooling subsystem of a nano-satellite (Cubesat), with a corresponding subsystem based on temperature passive control. Extreme cases were studied based on a specific energy equilibrium for a set of scenarios differing in materials of the satellite sides and distribution of the attached devices on these, and the range of extreme temperatures developed was recalculated. The results in limiting this range, lead to new perspectives in terms of energy requirements, total weight and thermal fatigue in planning a nano-satellite. This paper highlights the possibility of variable emissivity surfaces to be used in a multitude of technological applications, and the importance of passive temperature control setting new standards in design. | el |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10889/10703 | |
| dc.language.iso | gr | el |
| dc.rights | 0 | el |
| dc.subject | Συντελεστής θερμικής εκπομπής | el |
| dc.subject | Διαχείριση θερμικής ακτινοβολίας | el |
| dc.subject | Παθητικός θερμοκρασιακός έλεγχος | el |
| dc.subject.alternative | Emissivity | el |
| dc.subject.alternative | Thermal radiation management | el |
| dc.subject.alternative | Passive temperature control | el |
| dc.subject.ddc | 620.112 1 | el |
| dc.title | Διαχείριση θερμικής ακτινοβολίας για παθητικό έλεγχο θερμοκρασίας | el |
| dc.title.alternative | Thermal radiation management for passive temperature control | el |
| dc.type | Thesis | el |