أجريت في تمام الساعة التاسعة صباحا من يوم الخميس الموافق 19/10/2023 وعلى قاعة مجلس قسم الهندسة الميكانيكية /كلية الهندسة / جامعة النهرين مناقشة اطروحة طالبة الدكتوراه في قسم الهندسة الميكانيكية (اسراء سامي فرحان) والتي كانت تحت عنوان:

Effect of Metal Foam on the Thermal Performance of a Solar Compound Parabolic Trough Collector

تأثير الرغوة المعدنية على الاداء الحراري لمجمع شمسي مركب بشكل قطع مكافئ

تقدم الدراسة الحالية مركز شمسي مركب ذو مستقبل مبتكر يتضمن حشوات معدنية ذات احجام تزداد تدريجيا على طول المستقبل. تتضمن الدراسة دراستين نظرية وعملية. يتكون الجهاز العملي من عاكس ذو شكل ذو قطع مكافئ مركب بزاوية استقبال 47° وانبوب من الفولاذ المغلون (بقطر خارجي 0.0254 m وطول 1.5 m). تم صبغ الانبوب المستقبل بمادة سوداء معتمة لتقليل انعكاسيته. تم وضع العاكس وانبوب المستقبل داخل صندوق خشبي مغطى بلوح زجاجي. الفضاء داخل الصندوق تم تفريغه من الهواء لتقليل خسائر الانتقال بالحمل من الانبوب المستقبل إلى المحيط. المائع الناقل للحرارة كان الماء. ربطت المنظومة بخزان ماء لتزويدها بالماء وإعادة الماء إليها. لتدوير الماء داخل المنظومة تم استعمال مضخة ماء. ثبتت متحسسات درجة الحرارة والضغط ومعدل التصريف الحجمي والاشعاع الشمسي وسرعة الرياح في أماكن مختلفة من المنظومة. أجريت التجارب في شهري أيار وحزيران 2023 من الساعة 09:00 صباحاً إلى الساعة 04:00 بعد الظهر. كررت كل تجربة ثلاث مرات للحصول على قراءات موثوقة. تم دراسة خمس تصاريف حجمية (0.2, 0.3, 0.3, 0.4, 0.5, and 0.6 l/min). تم دراسة مادتين مسامية (النحاس والالمنيوم). نفذت الدراسة العددية باستعمال برنامج (COMSOL Multiphysics 4.5)، تم التحقق من صحة كود البرنامج لثلاث حالات تدفق في أنبوب في الظروف التالية: أنبوب فارغ عند درجة حرارة سطح ثابتة، أنبوب فارغ عند تدفق حرارة ثابت، وأنبوب مملوء برغوة معدنية عند تدفق حرارة ثابت. ازداد عدد نسلت على طول اليوم ليصل إلى أعظم قيمة له مع وصول الاشعاع الشمسي إلى ذروته، ثم يقل معه. أن زيادة معدل التصريف الحجمي يزيد من قيمة عدد نسلت. أعلى قيمة يومية لعدد نسلن كانت 7.2 عملياً و7.7 نظرياً لرغوة النحاس (PPI20) عند 0.6 l/min.

أعلى معدل يومي للكفاءة الحرارية كان 69.5% و72.5% نظرياً لرغوة النحاس (PPI20) عند 0.6 l/min.

أظهرت النتائج العملية أن درجة حرارة خروج الماء تتبع شدة الاشعاع الشمسي. أعلى قيمة سجلت لدرجة حرارة خروج الماء كانت 333.25 K في الساعة 02:00 ظهراً لرغوة النحاس (PPI20) عند 0.2 l/min.

أظهرت النتائج العددية أن درجة الحرارة تتبع الاشعاع الشمسي. أعلى درجة حرارة كتلية كانت 321.6 K عند الساعة 03:00 لرغوة النحاس (PPI20) عند 0.2 l/min.

كانت خطوط الحرارة أكثر كثافة قبل الرغوة الثانية مما يدل على نحف الطبقة المتاخمة الحرارية مقارنة بما بعدها. أي أن معدل انتقال الحرارة قبل الرغوة الثانية يكون أكبر من بعدها.

قل معامل تقييم الأداء بزيادة معدل التصريف الحجمي. أعلى قيمة انخفاض سجلت لرغوة الالمنيوم (PPI10) بنسبة 19.5% من 0.2 l/min لغاية 0.6 l/min. كذلك انخفض معامل تقييم الأداء بزيادة عدد الفجوات لكل بوصة (PPI) بسبب انخفاض الجريان المرتبط بزيادة (PPI). سجلت نسبة زيادة بمقدار 6.7% لرغوة النحاس (PPI10) مقارنة بتلك لرغوة الالمنيوم.

وكانت لجنة المناقشة برئاسة الأستاذ الدكتور(عبد الجبار نعمة خليفة ) كلية الهندسة /جامعة النهرين وعضوية كل من الأستاذ الدكتور( احمد وحيد مصطفى) كلية الهندسة /جامعة النهرين و الأستاذ الدكتور ( احمد فخري خضير) كلية الهندسة /جامعة النهرين والاستاذ الدكتور ( عمار علي فرحان ) كلية الهندسة /جامعة بغداد والاستاذ المساعد الدكتور ( محمود مصطفى مهدي ) الجامعة التكنولوجية/ كلية الهندسة الكهروميكانيكية ، وكانت الاطروحة باشراف كل من الاستاذ الدكتور ( عقيل عبدالله محمد) كلية الهندسة /جامعة النهرين والاستاذ المساعد الدكتور ( منار صالح مهدي) كلية الهندسة / جامعة تكريت. تم التقويم العلمي للاطروحة من قبل الاستاذ الدكتور (صلاح صبيح عبد الكريم) كلية هندسة الخوارزمي/ جامعة بغداد كمقوم علمي اول والاستاذ الدكتور (فينوس مجيد حميد)كلية الهندسة /جامعة النهرين كمقوم علمي ثاني. ولغوياً من قبل المدرس الدكتور (سامر جاسم محمود) كلية الهندسة /جامعة النهرين.

وكانت نتيجة المناقشة بحصول الطالبة على درجة الامتياز