قانون ویژه حاکم بر هدایت حرارتی کلاسیک قانون فوریه می باشد، که مبتنی بر انتشارحرارت با سرعت نامحدود در قطعه بوده و معادله انتقال حرارت آن در مواد از نوع سهموی می باشد. ویژگی غیر فیزیکی این معادله آن است که تغییر ناگهانی دما در یک نقطه بسرعت در تمام نقاط مکانی دورتر احساس می شود و سرعت انتشار و نفوذ در این قانون بینهایت فرض شده است. اگرچه قانون فوریه هنوز هم برای اغلب مسائل مهندسی تحت شرایط خاص، به اندازه کافی دقیق می باشد، اما در شرایطی شامل گرادیان دماهای زیاد، دماهای نزدیک صفر مطلق و ... تئوری هدایت حرارت فوریه دقیق نبوده و تئوری های غیرفوریه ای، قابل اعتمادتر می باشند. این حالات در تجهیزات میکروالکترونیکی مانند چیپ های مدارات مجتمع، گرمایش پالس های لیزر فرکانس بالا یا شار حرارتی بالا برای ذوب و برش سطوح مواد و در بعضی مواد غیر همگن مانند پوست و بافت های زنده، اتفاق می افتد. برای حل این مشکل تئوری های مختلفی در ارتباط با انتشار موجی حرارت ارائه گردیده است که متداولترین آن، مدل رسانش حرارتی هایپربولیک است که توسط ورنوته و کاتانئو ارائه شده است. در این پژوهش ابتدا به بررسی پاسخ دمایی یک کره تو خالی که در معرض شار حرارتی پریودیک و ثابت غیر فوریه قرار گرفته است پرداخته شده و با استفاده از معادلات به دست آمده، پاسخ دمایی برای کره به ازای زمان آسودگی های حرارتی مختلف و سطوح داخلی و خارجی محاسبه شده است. با مقایسه نتایج مدل غیر فوریه با نتایج حاصله از حالت فوریه می توان تفاوت هایی که بین انتقال از حالت هایپربولیک به حالت پارابولیک رخ می دهد را دید. اختلاف فاز و مقدار نسبت دامنه برای پاسخ دمایی روی سطوح مرزی به صورت تابعی بر حسب زمان های آسودگی حرارتی محاسبه شده و به صورت نمودار در انتها آورده شده است. سپس به دلیل وجود شوک حرارتی (ناپیوستگی) در میدان دما انتظار داریم که این ناپیوستگی ها در میدان تنش حرارتی و جابجایی نیز ظاهر شوند. در این پژوهش علاقمند به مطالعه چنین اثرات غیرفوریه بر میدان تنش حرارتی و جابجایی نیز هستیم.

مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال حرارت موثر بین دو یا چند سیال ساخته شده است که در آن دو سیال توسط یک دیواره از هم جدا شده اند. مبدلهای حرارتی در اغلب صنایع کاربرد دارد. تأثیر همزمان عواملی چون انتقال گرما، افت فشار، کارایی و جنبه های اقتصادی، طراحی مبدلهای حرارتی را تا اندازه ای پیچیده کرده است. یکی از عوامل موثر در کاهش راندمان مبدل حرارتی در طول دوره کارکرد مبدل حرارتی رسوب است. رسوب در واقع انباشته شدن مواد غیر مطلوب (ته نشست) روی سطح انتقال حرارت مبدل حرارتی است که باعث تغییر در بازده و عملکرد مبدل حرارتی می شود. ایجاد رسوب منجر به پایین آمدن بازده حرارتی و بالا رفتن افت فشار می شود. رسوب به صورت یک لایه بر روی یک طرف یا هر دو طرف سطح انتقال حرارت قرار می گیرد و در اثر مقاومت حرارتی که از خود نشان می دهد باعث کاهش انتقال حرارت عبوری از سطح می شود و در نتیجه راندمان مبدل حرارتی کاهش می یابد. محققان مطالعات زیادی در مورد عوامل شکل گیری رسوب، تأثیر رسوب بر روی عملکرد مبدل حرارتی، روشهای اندازه گیری رسوب و روش های مختلف جلوگیری یا کاهش تشکیل رسوب بر روی سطح انتقال حرارت انجام داده اند. در این میان اندازه گیری رسوب از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. چون با اندازه گیری دقیق رسوب و اطمینان از این که رسوب از حد مجاز خود فراتر است، عملیات رسوب زدایی و پاک سازی ضروری می شود. روشهای مختلفی برای اندازه گیری ضخامت رسوب وجود دارد که بیشتر این روشها نیاز به خارج کردن مبدل حرارتی از حالت کارکرد دارد یا دارای محدودیت ها و مشکلات دیگری هستند. این ضعفها و محدودیتها باعث نامناسب بودن و نا کارآمدی روش می شود. روشی مطلوب است که دارای چند ویژگی مهم باشد که از جمله آنها می توان به مواردی مانند: تخمین ضخامت رسوب در حالت کارکرد مبدل حرارتی، نیاز نداشتن به وسایل آزمایشگاهی پیچیده و گران قیمت، داشتن دقت مناسب و ... اشاره کرد. در این تحقیق بوسیله روش انتقال حرارت مسأله معکوس تخمین پروفیل رسوب با در نظر گرفتن این ویژگی ها انجام شده است. روش انتقال حرارت معکوس انتخابی در این پژوهش، روش گرادیان مزدوج با مسأله الحاقی می باشد. در روش گرادیان مزدوج به داده های تجربی بدست آمده توسط سنسورهای حرارتی که درون جسم مورد نظر قرار می گیرند، نیاز می باشد ولی پژوهش حاضر به دلیل فراهم نبودن شرایط آزمایشگاهی از داده های شبیه سازی شده استفاده شده است. تخمین برای 4 نوع مختلف پروفیل رسوب انجام شده است که نتایج بدست آمده نشان می دهد تطابق خوبی بین پروفیل رسوب دقیق و تخمین زده شده وجود دار

هدف از این پایان نامه، بررسی تجربی تأثیر همزمان نانوسیال و لوله های مارپیچ گیرنده بر عملکرد حرارتی کلکتور خورشیدی استوانه ای است. این نوع از کلکتور از یک پوشش شفاف شیشه ای به شکل استوانه تشکیل شده است. درون این استوانه، یک لوله مارپیچ مسی به عنوان جاذب انرژی خورشیدی وجود دارد که سیال عامل در آن جریان می یابد و انرژی حرارتی را جذب می کند و گرم می شود. در این پژوهش، تاثیر تغییر غلظت نانوسیال، دبی سیال عامل، تغییر ph نانوسیال و تأثیر sds به عنوان پایدار کننده بر عملکرد حرارتی کلکتور بررسی شده است. به این منظور یک کلکتور استوانه ای طراحی و ساخته شد و نانوسیال اکسید مس به عنوان سیال عامل در آن مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش های مورد نظر از ساعت 10 صبح تا 14 عصر انجام شد. برای محاسبه کارایی کلکتور با استفاده از استاندارد ashrae درجه حرارت سیال ورودی و خروجی کلکتور، دمای هوا، سرعت باد و میزان تشعشع خورشیدی در هر لحظه ثبت شد و کارایی آن به دست آمد. نتایج بدست آمده از آزمایشات نشان می دهد که استفاده از نانوسیال اکسید مس در مقایسه با آب، تأثیر خوبی در افزایش کارایی دارد به طوری که در بالاترین غلظت جرمی نانوسیال، کارایی کلکتور به میزان 33.2 درصد بیش از کارایی با استفاده از آب می باشد. همچنین این نانوسیال در دبی های بالاتر، به مراتب بر کارایی کلکتور موثرتر است و تا 38% کارایی را نسبت به پایین ترین دبی افزایش می دهد. علاوه بر این با افزایش غلظت جرمی نانوسیال در دبی پایین، کارایی کلکتور افزایش می یابد و در نهایت استفاده از فعال کننده sds بر روی پایداری نانوسیال و کارایی تأثیر مثبت دارد.