انتقال حرارت به همراه تغییر فاز در بسیاری از پدیده‌های فیزیکی در کاربردهای مختلف صنعتی و غیرصنعتی اتفاق می‌افتد و برخی از پدیده‌های طبیعی در این زمینه عبارتند از: فرایند ذوب شدن برف، یخ زدن آب دریاچه‌ها و سوختن شمع. بعضی از پروسه‌های صنعتی که همراه با تغییر فاز هستند عبارتند از: جوشکاری و ریخته‌گری.
فرآیند انتقال حرارت به همراه تغییر فاز به خاطر کارهای انجام شده توسط استفان (Stefan) در سال 1889 به مسأله استفان معروف است.
در میان کاربردهای مربوط به فرآیند تغییر فاز، واحدهای ذخیره‌کننده انرژی حرارتی دارای اهمیت فراوان می­­­­ باشند چرا که در اکثر پدیده‌های فیزیکی که به همراه تغییر فاز هستند، این فرآیند به صورت ناخواسته انجام می‌گیرد. مثلاً در صنعت ریخته‌گری اگر گرمای نهان آلیاژ کمتر باشد طبیعتاً انرژی، هزینه و زمان کمتری برای تولید نیاز خواهیم داشت ولی در واحدهای ذخیره‌کننده انرژی هدف استفاده از

 گرمای نهان ذوب در طول تغییر فاز می‌باشد به همین جهت در سال‌های اخیر واحدهای ذخیره‌کننده انرژی مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. ظرفیت بالای ذخیره‌سازی انرژی حرارتی باعث می شود تا امکان ساخت ذخیره‌کننده‌های کوچک فراهم گردد و بتوان آن ها را به صورت فشرده تولید کرد این ویژگی باعث می‌شود تا استفاده از واحدهای ذخیره‌کننده انرژی در کاربردهای تجارتی که معمولاً با محدودیت ابعادی مواجهه هستند، استفاده فراوانی داشته باشد به عنوان نمونه می‌توان از سیستم های ذخیره کننده انرژی همراه با تغییر فاز جهت تأمین انرژی حرارتی در مناطق مسکونی استفاده کرد.

برای بیان دلیل استفاده از پروسه تغییر فاز جهت تامین انرژی می‌توان به این نکته اشاره کرد که یک کیلوگرم بتون می‌تواند حدود kJ/kg k 1 انرژی ذخیره کند در حالی که یک کیلوگرم Cacl2-6H2O مقدار 190 کیلو ژول انرژی را در طول تغییر فاز می توانند آزاد یا جذب نماید.
دانستن عوامل و پارامترهای موثر بر کارایی ذخیره‌کننده و توانایی تعیین میزان تاثیر این عوامل بر کارایی سیستم باعث می‌شود تا بتوان عمل ذخیره‌سازی و تخلیه انرژی را بهینه سازی‌ نمود .
امروزه با توجه به کمبود و رو به پایان بودن منابع انرژی فسیلی و مسئله آلودگی هوای ناشی از مصرف این مواد برای تامین انرژی، موضوع استفاده از انرژی­های جایگزین اهمیت بیشتری یافته است. در حال حاضر نفت، گاز و زغال سنگ 80 درصد از انرژی مصرفی جهان را تامین می‌کنند. مصرف انرژی در پنجاه سال گذشته بیشتر از مصرف انرژی در دو قرن پیش از آن بوده است. سازمان اطلاعات انرژی آمریکا پیش‌بینی کرده است، مصرف انرژی جهان تا سال 2030 درحدود 57 درصد افزایش خواهد یافت. با توجه به معضلات سوختهای فسیلی (آلودگی محیط زیست، منابع محدود و پایان‌پذیر، تجدید ناپذیری و تأثیر مستقیم سیاست بر آن) دنیا به انرژی‌های نو شامل خورشید، باد (برای ماشینهای بادی امروزی)، بیو انرژی، زمین گرمایی، هیدروژن، انرژی هسته‌ای و … تمایل نشان داده است.
یکی از انرژی های نو انرژی خورشیدی می باشد که مهمترین موضوع در انرژی خورشیدی، جذب و ذخیره آن است. جذب انرژی خورشیدی توسط کلکتورهای مختلف برای اهداف متفاوتی از جمله: تولید برق، گرمایش آب، گرمایش فضا و … صورت می‌گیرد. فراوانی و ارزان بودن انرژی در بعضی از ساعات شبانه روز از دلایل مهم ذخیره انرژی است. انرژی خورشیدی در روز به وفور یافت می‌شود ولی یکی از اشکالات مهم این انرژی عدم دسترسی به آن در شب می‌باشد که به کمک ذخیره انرژی می‌توان از این انرژی در ساعات نبود خورشید نیز بهره برد. در بعضی کشورها مثل چین که بیشتر از انرژی الکتریکی برای گرمایش منازل استفاده می‌شود، با توجه به ارزان بودن انرژی الکتریکی در روز و گران بودن تعرفه در شب حدود 5/1 برابر ( به دلیل ساعات اوج مصرف )، ذخیره انرژی از راهکارهای مهم به شمار می‌آید.
ذخیره انرژی به شکلهای مکانیکی، الکتریکی و حرارتی صورت می‌گیرد. ذخیره انرژی حرارتی به شکل محسوس (از طریق گرمای ویژه موادی مانند آب، زمین و …) و نهان (از طریق تغییر فاز موادی مانند پارافین، هیدراتهای نمک و …) انجام می‌گیرد، که در ادامه به بررسی انواع ذخیره های انرژی می پردازیم.
سیالات معمول مورد استفاده برای انتقال حرارت و ذخیره انرژی دارای ضریب رسانش حرارتی پایین می­باشند، در حالی که فلزات دارای رسانش حرارتی بالاتر از سه برابر اینگونه سیالات می­باشند. بنابراین استفاده از ذرات جامد فلزی در ابعاد نانو و ترکیب آن­ها با اینگونه سیالات برای افزایش ضریب رسانش حرارتی و در نتیجه افزایش راندمان حرارتی بسیار مطلوب به نظر می­رسد. که درادامه همین فصل به راه های افزایش ارتقای کارایی سیستم پرداخته خواهد شد.
[1]  Nano-Enhanced Phase Change Material

امروزه علم امواج و الکترونیک آنقدر پیشرفت کرده است که ما بتوانیم اتفاقات به وقوع پیوسته در بعضی از نقاط جهان را ثبت کنیم و چقدر خوب بود اگر اتفاقات پس از مهبانگ در گوشه‌ای از عالم هستی ثبت می‌شد. در این صورت بشر می‌توانست به هزاران سوالی که امروزه فکرش را مشغول کرده است پاسخ بدهد.

ماهیت شرایط ترمودینامیک یا فیزیک سوپ کوارک- گلئونی پس از مهبانگ، شرایط تشکیل ذرات بنیادی موجود در این سوپ، تعادل تابش با انرژی و ماده، تعداد

 ذرات بنیادی، خواص ذرات عامل شکل گیری این سوپ و اجزای آن و تشکیل هسته‌ها، گوشه‌ای از ابهاماتی است که ذهن فیزیکدانان ذرات بنیادی را به خود مشغول کرده است. از طرفی فیزیکدانان مشتاق هستند تا یک نمونه آزمایشگاهی از مهبانگ بسازند تا شاید بتوانند به بعضی از سوالات مذکور جواب دهند.

تاریخچه فیزیک هسته‌ای

سرآغاز فیزیک هسته‌ای را می‌توان از کشف مواد رادیواکتیویته (پرتوزایی) توسط بکرل در سال 1968 و یا ظهور نظریه رادرفورد مبنی بر وجود هسته در اتم در سال 1911 در نظر بگیریم. در هر حال، به روشنی معلوم است که دانش تجربی و نظری فیزیک هسته‌ای نقش برجسته‌ای در توسعه علم فیزیک در قرن بیستم ایفا کرده است.

از طرفی دانش فیزیک هسته‌ای تکنیک‌هایی را در اختیار بشر گذاشته است که در زمینه‌های علمی دیگر از جمله در فیزیک اتمی، حالت جامد، پزشکی، صنایع دفاعی و …. کاربرد وسیعی پیدا کرده است.

پژوهش‌های آزمایشگاهی فیزیک هسته‌ای را می‌توان برای درک مسائل گوناگونی مانند برهم کنش کوارک ها، مراحل تکامل جهان پس از انفجار بزرگ و غیره به کار برد. اما باید یادآور شد که هنوز در فیزیک هسته‌ای یک مدل ممتاز و منحصر به فرد برای توجیه تمام خواص و پدیده‌های جالب هسته‌ای وجود ندارد. اکثراً مجبوریم پدیده‌های متنوع هسته‌ای را با مدل‌های متفاوت هسته‌ای توجیه کنیم. حتی برخی از اصولی‌ترین مسائل فیزیک هسته‌ای مانند ماهیت دقیق نیروهای هسته‌ای تا حدودی ناشناخته مانده است. تعدادی از محققین اعتقاد دارند با توجه به این که پس از مهبانگ و قبل از تشکیل هسته‌ها، جهان از یک پلاسمای کوارکی با دمای بالا اشغال شده بود و سپس با پایین آمدن دما هسته‌ها تشکیل شدند، بنابر این باید بتوان تعدادی از پدیده‌های هسته‌ای را با مدل کوارکی توجیه کرد.

سندرم کرونری حاد همچنان یکی از بزرگترین اختلالات تهدید کننده زندگی محسوب شده و تاکنون افراد زیادی را در سراسر دنیا درگیر کرده است ( 2و1) .بیماری های قلبی عروقی در دهه های اخیر با رشد سن جمعیت و بی تحرکی و تغذیه ناسالم افزایش چشمگیری داشته است (4 و3) و پیش بینی می شود که تا سال 2030 بیش از 40 درصد جمعیت جهان را مبتلا سازد ( 5) طبق آمارجهانی در سال 2008 حدود 7249000  نفر در اثر این بیماری جان سپرده اند ( 4) که تعداد زیادی از قربانیان زیر 65 سال داشته اند ( 6) . طبق آمار وزارت بهداشت ایران در سال 1390، حدود40 درصد مرگ و میر کشور ایران ناشی از بیماریهای قلبی عروقی بوده است ( 7) و 60 درصد عمل های جراحی قلب در ایران، جراحی گرافت عروق کرونری است ( 8) .سندرم کرونری حاد یکی از پر هزینه ترین مخارج برای سلامت ملی است، چنانچه افراد درگیر این بیماری به طور مکرر به اوژانس های قلب مراجعه کرده و همچنین این بیماری باعث اتلاف نیروی کار فراوانی می گردد ( 9-11) .طبق آمار اعلام شده، حدود 166 بیلیون دلار در سال 2009 به طور مستقیم وغیر مستقیم هزینه درمان این بیماری در کشور آمریکا بوده است (12 ) .

امروزه با نوآوری های جدید در زمینه بازسازی عروق و ورود داروهای جدید، طیف وسیعی از درمان ها برای بیماری کرونری در دسترس هستند که نیاز به ارزیابی مجدد کیفیت زندگی به دنبال استفاده از درمان های متفاوت را بیش از پیش مطرح می سازد ( 15-13) . اساس

 درمان بیماریهای کرونری،درمان غیر تهاجمی ( دارو درمانی) است (16) و درمانهای تهاجمی این بیماری جراحی بای پس عروق کرونر و مداخلات کرونری زیر جلدی شامل استفاده از آنژیوپلاست ها می باشد ( 19-17) .

مهمترین هدف مداخلات درمانی بیماری های فاقد درمان قطعی مانند بیماری های ایسکمی قلب، ارتقاء کیفیت زندگی است ( 21و20) .کیفیت زندگی،درک فرد از موقعیت زندگی خود با توجه به نظام ارزشی فرهنگ، اهداف، انتظارات، استانداردها و نگرانی های فرد می باشد ( 22) .از دهه گذشته اندازه گیری و سنجش کیفیت زندگی، معیار اثر بخشی درمان های قلبی عروقی است (21) که موجب فهم غنی تر از نتایج درمان و کاهش هزینه های مرتبط با بیماری مزمن و باعث ارتقاء سلامت شده است و امروزه مدیریت درمان سندرم کرونری حاد نه فقط به سمت کاهش مرگ و میر بلکه به سمت کاهش ناتوانی و ریسک حوادث منجر به کاهش کیفیت زندگی می باشد( 24و23) و بهره مندی از نیروی سالم و کارآمد را در نظر دارد ( 25) .

در مطالعاتی که در راستای بررسی کیفیت زندگی به دنبال درمانهای مختلف صورت گرفته،تناقض ها و نقص هایی دیده می شود .به طور نمونه در مطالعه بر روی 1680 بیمار دیابتی با درگیری عروق کرونر کیفیت زندگی در گروه درمانی جراحی بای پس نسبت به گروه درمانی است دارو رهش به طور معنا داری بهتر بود ( 19) ولی در مطالعه ی، وان دامبورگ و همکاران در هلند، در مقایسه کیفیت زندگی بین گروه بیماران درمان شده با آنژیوپلاست ها و گروه بیماران درمان شده با جراحی بای پس تفاوتی دیده نشد ( 26) همچنین در مطالعه کارآزمایی چند مرکزی بر روی 389 بیمار، تفاوتی بین نتایج کیفیت زندگی دو گروه جراحی بای پس و استنت دارو رهش دیده نشد (27) .در مطالعه ای که در انگلیس در مقایسه روش درمانی دارویی و استفاده از مداخله کرونری زیر جلدی انجام شد، نشان داده شد که کیفیت زندگی گروه درمان شده با مداخله کرونری زیر جلدی بالاتر است (28) ولی مطالعه دیگری در سویس بر روی 282 بیمار، تفاوت معنی داری در کیفیت زندگی دو گروه درمان دارویی و مداخله کرونری زیر جلدی مشاهده نشد ( 29) و کریستوفر نیز بیان می کند که تفاوت معنی داری بین میزان بیماری زایی و در نتیجه کیفیت زندگی،درمان محافظه کارانه ( دارودرمانی) و روش های درمانی تهاجمی باز سازی مجدد عروق دیده نمی شود ( 30) .اینکه کدام یک از درمانهای ایسکمی، شامل:  بای پس قلبی ریوی، استنت گذاری و یا دارو درمانی در افزایش کیفیت زندگی تأثیرگذارترند، هنوز هم بدون پاسخ مانده است (31) .

ارتقاء کیفیت زندگی بیماران قلبی، یکی از وظایف پرستاری محسوب می گردد ( 32و33) و پرستاران می توانند با ایجاد نگرش سلامت محوری به جای درمان محوری، تیم سلامت را به سمت ارتقاء کیفیت زندگی بیماران سوق دهند ( 36-34) با توجه به اینکه پرستاران بیشترین زمان را برای بیماران صرف می کنند، در بهترین موقعیت برای بررسی کیفیت زندگی بیماران پس از درمان های مختلف ایسکمی قلب هستند ( 38-35) و می توانند از نتایج ان برای ارزیابی هزینه های مالی و انسانی ناشی از درمان های مختلف ایسکمی واثرات داروها و تجهیزات پیشرفته استفاده کنند( 37و11) . تفاوت کیفیت زندگی در بیماران درمان شده با استراتژی های درمانی مختلف ایسکمی؛ گاه آن قدر کوچک است که شاید بتوان ترجیحات بیماران را در نظر گرفت. پرستاران باید بیماران و اعضاء خانواده او و مراقبت کنندگان سلامتی را از پیامد روش های درمانی ایسکمی قلبی بر روی کیفیت زندگی آگاه کرده وترجیحات بیمار را در مورد روش درمانی تا حد امکان درنظر بگیرند (15). در ضمن پرستاران به علت دسترسی به بیماران می توانند با بررسی کیفیت زندگی قبل وبعد از درمان های ایسکمی، احتیاجات مراقبتی، میزان بستری احتمالی و عوارض بیماری و اقدامات مورد نیاز برای بیمار را بر آورد کنند (39).

در عین حال علی رغم پیشرفت های شگرف در درمان بیماری های قلبی عروقی بویژه گرفتگی عروق کرونر، این روش های درمانی چنانچه همراه با اقدامات و پشتیبانی های بعد ( مثل برنامه های بازتوانی) نباشند، کیفیت زندگی بیماران با اختلال مواجه شده و به عبارت دیگر، بیماران پس از درمان، دارای تحرک و جنب و جوش کافی نبوده و حداقل، از انجام فعالیت های بدنی اکراه دارند و روش درمان ارائه شده دارای مهمترین نقش در این وضعیت است. با توجه به مطالبی که ذکر شد و میزان بالای بیماری های ایسکمی قلب و پروسیجرهای درمانی متفاوتی که بر روی آنها انجام می شود وکمبود تحقیقات دراین زمینه در کشورهای آسیایی از جمله ایران )40( و توجه به اینکه، ناحیه جغرافیایی شامل فاکتورهای فرهنگی، اجتماعی-اقتصادی و ویژگی های مراقبت کنندگان سلامتی و سیستم سلامتی در پیامد درمان بیماری های قلبی عروقی مؤثر است ( 35و34) لذا انجام این مطالعه به منظور تعیین تأثیر نوع اقدام درمانی در کیفیت زندگی بیماران لازم و ضروری به نظر رسید.

تولید سرمایش در زمینه زندگی روزمره بشری، كابردهای بسیار فراوانی از قبیل تولید مواد غذایی، مصارف تهویه مطبوع، موارد تولید دارو، سرمایش صنعتی و….دارد. سیكل­های سرمایش قدیمی و اولیه مانند سیكل­های تراكمی بخار[1] دارای دو مشكل عمده هستند كه امروزه نیز با آن دست در گریبانند. این دو مشكل عبارتند از[1]:
-افزایش جهانی مصرف انرژی­های اولیه و فسیلی: سیكل­های سرمایش قدیمی كه توسط الكتریسیته و حرارت عمل می­كنند، به طور شدیدی میزان زیادی انرژی فسیلی و اكتریكی را مصرف می­كنند. انستیتوی بین المللی تبرید و سرمایش در پاریس(IIFIIR) %15از میزان كل انرژی الكتریكی كه در جهان تولید می­شود را به اهداف سرمایشی و تهویه مطبوع در انواع گوناگون آن اختصاص داده است. مطابق با گزارش این سازمان، %45 از سهم انرژی­های مصرفی برای زمینه­های تهویه مطبوع، به مصارف ساختمان­های مسكونی و تجاری اختصاص دارد. علاوه بر آن در تابستان مشكلات بسیار زیاد در افزایش چشمگیر پیك مصرف همچنان ذهن محققان را در كاهش آن به خود مشغول داشته است.
-سیستم­های سرمایش متداول سبب مشكلات زیست محیطی جدی می­شدند: سیالات عامل[2] مرسوم و غیر طبیعی در سیستم­های تجاری سابق(همانند كلرو فلو كربن ها(CFCs)، هیدروكلرو فلوروكربن­ها(HCFCs)و هیدروفلروكربن­ها(HFCs))سبب هر دو مشكل تخریب لایه اوزون و افزایش گرما در سرتاسر جهان می­شدند. از زمان تصویب پروتوكل مونترال در سال 1987،  توافقات بین­المللی بر كاهش استفاده از این سیالات تأكید كرده­اند. به عنوان مثال اتحادیه اروپا بیان كرده كه تا سال 2015 تمامی سیستم­هایی كه با سیال HFCFs  كار می­كنند می­بایست از مدار خارج گردند.
بعد از بحران نفتی دهه 1970 در اروپا و به ویژه در سال­های اخیر، تحقیقات بر روی توسعه تكنولوژی­هایی كه سبب كاهش در مصرف انرژی، تقاضای پیك اكتریسیته و قیمت انرژی بدون كاهش در سطح شرایط مطبوع لازمه گردند، معطوف گشته­اند. به همین دلیل در سال­های اخیر امكان استفاده از انرژی خورشیدی برای سرمایش و رطوبت زدایی ذهن بشر را به خود مشغول كرده است و موجب پیشرفت در تكنولوژی بهره برداری از انرژی خورشیدی شده است. در مناطق گرم سیری جهان كه ضرورت سرمایش و تهویه مطبوع به طور جدی وجود دارد، ذهن بشر متوجه استفاده از انرژی در دسترس خورشیدی است تا بتواند با استفاده از آن رفاه و آسایش زندگی را فراهم آورد. علاوه بر این، كاربرد انرژی خورشیدی در مقایسه با سایر كاربردها جذابیت بیشتری دارد زیرا زمانی كه نیاز به آن وجود دارد (سرمایش و تهویه مطبوع) میزان انرژی خورشیدی زیاد است و می توان از آن بهره گیری كرد. سیستم­های سرمایش جذبی خورشیدی[3]دارای هر دو مزیت عدم خطرناك بودن از لحاظ زیست محیطی و كم بودن مصرف انرژی به ویژه در ساعات پیك الكتریكی را دارا هستند.
در مقایسه با دیگر كاربردهای انرژی خورشیدی این كاربرد پیچیدگی بیشتری دارد چه به لحاظ مفهومی و چه به لحاظ كاربردی. به همین دلیل توسعه و كاربرد جهانی پیدا نكرده است. در این روش تنها دریافت و جذب انرژی خورشیدی كافی نیست، بلكه باید بتوانیم این روش را به سرما تبدیل كنیم و سپس به طرف فضای مورد نظر بفرستیم. باید وسیله ای وجود داشته باشد كه حرارت را از دمای پایین (فضای مورد تهویه) گرفته و با دمای بالاتر (فضای بیرون) انتقال­ دهد یا در اصطلاح ترمودینامیكی به یك پمپ حرارتی[4] نیاز است. در شكل 1 نمای یك سیكل تهویه مطبوع خورشیدی با تمام تجهیزات به طور كامل نشان داده شده است.
سیال منتقل كننده حرارت در كالكتورهای خورشیدی تا دمای بالاتر از دمای محیط گرم شده و به عنوان محرك و انرژی در یك سیكل قدرت (كه خود یك پمپ حرارتی است) وارد می­گردد.
سیال انتقال دهنده گرما ممكن است هوا، آب و یا سیال دیگری باشد. گرما می­تواند برای      زمان­هایی كه تابش خورشید وجود ندارد نیز

 ذخیره گردد. گرمای گرفته شده از سیكل خنك­كن خورشیدی به محیط اطراف منتقل می­شود، این كار به وسیله هوای محیط یا آب خروجی از برج خنك كن خنك می­شود.

تجهیزات سرمایش ممكن است اثر سرمایش را به طرق مختلف ایجاد كنند. یكی از روش­ها تولید آب سرد و فرستادن به سمت تجهیزاتی است كه به وسیله ی آب سرد محیط را خنك می­كنند (به كمك هواساز) و یا فن­های بادزن. همچنین می­توان هوا را به صورت مستقیم خنك كرد و به سمت فضای مورد تهویه فرستاد.
كالكتورهای خورشیدی[5] قسمت مهمی از هر سیستم خورشیدی هستند كه انرژی خورشیدی را به گرما در دمای مناسب تبدیل می­كنند، كه این گرما قدرت مورد نیاز برای سیكل سرمایش است. كالكتورها انواع مختلفی دارند كه از صفحات تخت با دمای پایین تا صفحات پیچیده با دمای بسیار بالا را شامل می­شوند. با افزایش تقاضا برای تهویه مطبوع در سال­های اخیر به خصوص در مناطق گرم­سیر و مرطوب تقاضا برای مصرف انرژی زیاد شده است. از آنجایی كه در فصل گرما تقاضا برای مصرف انرژی الكتریكی بسیار زیاد می­شود در این فصل با قطعی جریان برق مواجه هستیم و تقاضای بیشتر برای انرژی الكتریكی با مشكل مواجه است. با استفاده از تكنولوژی­های جدید می­توان از انرژی خورشیدی در چنین مواقعی استفاده كرد.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
شکل (1): نمای یك سیكل تهویه مطبوع خورشیدی
در این نوشتار سیکل­های جذبی خورشیدی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. ابتدا مطالعه مقدماتی و حرارتی سیستم­های جذبی متداول و سیستم­های جذبی خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به متغیر بودن میزان تابش خورشیدی در طول ماه­ها و ساعات مختلف فصول گرمایی، آنالیز حرارتی و ترمودینامیکی به صورت وابسته به زمان ( آنالیز دینامیکی) مورد تحلیل وبررسی قرار گرفته است. در مرحله بعد آرایش کامل سیستم­های جذبی خورشیدی از نظر موضوعات اگزرژی و قانون دوم مورد بررسی قرار گرفته تا به کمک آن تحلیل جامع ترمواکونومیک سیستم و بهینه سازی آن قابل بررسی باشد.
 
 

مرور تحقیقات انجام شده قبلی

کارایی کلی سیکل­های جذبی در مورد اثر تبریدی در واحد انرژی ورودی ضعیف است. هرچند حرارت اتلافی مانند آنچه از وسایل برقی دفع می­شود را می­توان برای به دست آوردن بهره­وری انرژی کلی بکار گرفت. سیستم­های آمونیاک/آب (NH3/H2O) به صورت گسترده درمواردی که دمای کمتر مورد نیاز است، بکار گرفته می­شوند. هرچند، سیستم­های آب/ برمید لیتیم (H2O/LiBr)  به صورت وسیع در مواردی که دمای معتدل مورد نیاز است، مورد استفاده قرار می­گیرند (دستگاه تهویه هوا) و سیستم دوم نسبت به سیستم اول کارآمدتر است. مطالعات گوناگونی برای انتخاب سیال عامل مناسب اجرا شده است.در تحقیق Saravanan  و  Maiya [2] یک سیستم مبرد جذبی بخار بر پایه آب با چهار مخلوط دو دویی مورد آزمایش قرار گرفت. اختلاف کارایی­های گوناگون پارامتر­ها برای ترکیبات سیالات عامل بر پایه آب مورد مقایسه قرار گرفت. در تحقیق Sun  [3]خصوصیات ترمودینامیکی مخلوط های دودویی بر پایه آمونیاک (NH3-H2O,NH3-LiO2,NH3-NaSCN) داده شدو کارایی سیکل­ها مورد مقایسه قرار گرفت. Yoon و Kown [4] خصوصیت کارکردی سیال عامل جدید (H2O/LiBr + HO(CH2)3OH) را به عنوان جانشین H2O/LiBr ارائه کرد، و یک شبیه سازی سیکل برای بررسی طراحی بهینه و شرایط کارکردی سیستم جذبی هوای خنک شده انجام شد. Kayanaki و Yamankaradeniz  [5] اثر مبدل­های حرارتی که برای احیاء انرژی حرارتی در ARS ها بکار می­روند، را بر روی ضریب کارایی (COP) مورد بررسی قرار دادند. یک محلول آمونیاک-آب به عنوان یک جفت مبرد- جاذب در نظر گرفته شد. آنالیزهای ترمودینامیکی برروی سیستم انجام شد و خصوصیات ترمودینامیکی آمونیاک و محلول آمونیاک- آب ارائه گردید. Mostafavi  و Agnew[6و7]  اثر دمای محدود را بر روی واحدهای جذبی که در آنها لیتیم برماید – آب بکار می­رفت، آزمودند. آثار دماهای ورودی آب خنک کننده، آب داغ و آب خنک بر روی ناحیه سطحی جاذب و خصوصیات جاذب به وسیله Atmaca و همکاران[8]  مورد بررسی قرار گرفت.
Srikhirin و همکاران[9]  یک  مقاله در مورد تکنولوژی مبردهای جذبی مانند مدل­های گوناگون ARS ها، تحقیقات انجام شده در مورد سیالات عامل و اصلاح فرآیندهای جذبی ارائه کردند. Kececiler و همکاران [10] یک مطالعه تجربی درمورد آنالیز ترمودینامیکی یک ARS بازگشت پذیر با استفاده از مخلوط آب و برمید لیتیم انجام داد. Joudi  و Lafta [11] یک مدل شبیه سازی کامپیوتری حالت- ثابت برای پیش بینی کارایی یک ARS که در آن از لیتیم برماید – آب استفاده می شود، ارائه داد.
علاوه بر این­ها، در مطالعات پارامتری Wijeysundera  [12]اختلاف بیشترین ظرفیت خنک کنندگی، ضریب کارایی و راندمان قانون دوم یک نوع سیکل جذبی با متغیرهای کارکردی مورد بررسی قرار گرفتند. یک مطالعه مشابه به وسیله Chen  [13] انجام شد که در آن نرخ انتروپی تولید و پارامترهای اولیه کارکردی یک سیکل مبرد جذبی مورد محاسبه قرار گرفت. . Kreider و Kreith  [14]در 1981 یک سیستم تهویه هوای خورشیدی LiBr-H2O با دو تانک ذخیره آب داغ را معرفی کردند. فواید این سیستم آن است که گرمای جمع­آوری شده به وسیله یک آرایه کالکتور داده شده، ممکن است به وسیله فاکتور 3/1 تا 5/1 افزایش یافته باشد. در همین زمان، COP  فصلی ممکن است 15% افزایش یابد. Butz و همکاران[15]، یک شبیه سازی کامپیوتری را بر روی سیستم تهویه هوای خورشیدی LiBr-H2O  انجام دادند که وابسته بودن بودن خروجی بر سطح کالکتور و طریقه­ای که در آن راندمان سالیانه سیستم با افزایش سطح کالکتور، کاهش می­یابد، را نشان می­دهد. Tsilingiris [16]نیز تئوری مدل میکروکامپیوتری مناسب برای پیش ­بینی کارایی و بررسی رفتار کارکردی نمونه ساده سیستم خنک کننده  LiBr-H2O  برای کاربردهای خانگی را گسترش داد. نتایج بدست آمده بهینه سازی طراحی و تخمین اقتصادی اولیه سیستم برای کارکرد تحت شرایط آب و هوایی محلی (یونان) را میسر ساخت. همچنین بیان شد که با قیمت حال حاضر سوخت­های فسیلی، انرژی الکتریکی و اجزاء مکانیکی، کاربرد تهویه هوای خورشیدی بدون ترکیب با گرم کننده خورشیدی، اقتصادی و کم حاشیه است. Muneer و Uppal[17]  مدل شبیه­سازی عددی جزئی برای چیلرهای جذبی خورشیدی در دسترس از لحاظ تجاری، ارائه کردند. نتایج نشان داد حجم ذخیره به سطح کالکتور دارای که یک نسبت بهینه است. همچنین، با سطح کالکتورهای نسبتاً کوچک، کسر بالایی انرژی خورشیدی می­توان بدست آورد حتی اگر کالکتورها از نوع ارزان قیمت باشند. نکته جالب این بود که سیستم در شرایط بار طراحی شده با دمای ژنراتور کمتر از 80 کار   می­کند با توجه به این حقیقت که در شرایط خشک Sahara دمای خیلی پایین آب خنک کننده در دسترس است. هدف از این مقاله ارائه فواید سیستم ذخیره سازی طبقه­بندی شده زمانی که برای یک سیستم جذبی تعریف می­شود، می­باشد. بنابراین، یک مدل شبیه­سازی عددی جزئی برای چنین سیستم خنک کننده جذبی اصلاح شده ارائه می­شود و نتایج نشان می­دهد که با تانک ذخیره طبقه­بندی شده، اثر خنک کنندگی خیلی زودتر از سیستم­های جذبی سنتی با تانک ذخیره یکتا، می­تواند آزاد شود.
Misra و همکاران [18و19] روش میانگین هزینه­ها را برای بهینه­سازی سیستم مبرد جذبی لیتیم برماید- آب به کار بردند. این روش شامل آنالیزهای اگزرژی جزئی به همراه میانگین هزینه در واحد اگزرژی همه جریان­های داخلی و محصولات ظاهر شده در سیستم ترمواکونومیک مورد نظر است. Sahin و Kodal [20] و Kodal و همکاران[21] آنالیز کارایی را با استفاده از ترمواکونومیک زمان محدود بر اساس تابع هدف ترمودینامیک برای مبردهای جذبی و پمپ­های حرارتی انجام دادند. Sahoo و همکاران [22] در باره حداقل کردن کارکرد کلی و هزینه  استهلاک سیستم مبرد جذبی آمونیاک-آب مطالعاتی انجام دادند. Accadia و Vanoli[23] از روش ساختاری برای بهینه سازی ترمواکونومیک کندانسور پمپ حرارتی متراکم کننده بخار استفاده کردند. Al-Otaibi و همکاران[24] بهینه سازی ترمواکونومیک سیستم مبرد متراکم کننده بخار با استفاده از قانون اول ترمودینامیک و آنالیز هزینه سیستم را مورد مطالعه قرار دادند. Accadia و Rossi [25]کاربرد تئوری ترمواکونومیک برای بهینه سازی اقتصادی دستگاه مبرد مرسوم با هدف حداقل کردن کارکرد کلی و هزینه استهلاک را بررسی کردند. Valdes و همکاران [26]راه ممکنی برای بدست آوردن بهینه سازی ترمواکونومیک سیکل ترکیبی دستگاه توربین گازی نشان دادند. بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شد.

1-1- معرفی

پراکندگی بریلوئن به افتخار فیزیکدان فرانسوی لئون بریلیون نامگذاری شد، او واکنش بین موج نور و صوتی را در قرن نوزدهم- بیستم بررسی کرد. پراكندگی بریلوین براساس برهم كنش تابش یك موج نور به اندازه كافی قوی (پمپ) با یك محیط نوری (مثل فیبر نوری) بوجود می‌آید. تغییرات چگالی داخل فیبر نوری بواسطه حركات گرمایی ملكول های فیبر باعث می‌شود كه یك قسمت از موج تابشی در جهت خلاف باز تابش بشود. موج باز تابش شده را موج استوكس[1] می گویند. موج استوكس تداخلی، توسط پدیده Electrostriction منجر به مدولاسیون چگالی محیط به صورت پریودیك می شود. این مدولاسیون چگالی را می‌توان به عنوان مدولاسیون ضریب شكست در نظر گرفت

 كه مانند یك Bragg grating عمل می‌كند. این فرایند ادامه پیدا می‌كند و توان بیشتر از پمپ باز تابش شده و به موج استوكس انتقال می یابد. اگر دلیل مدولاسیون چگالی فیبر خود پمپ باشد به آن پراكندگی بریلوین برانگیخته[2] (SBS)  می‌گویند. مدولاسیون چگالی محیط را می‌توان سبب ایجاد موج آكوستیك یا فونون‌های آكوستیك نامید، چونكه این تغییرات چگالی با سرعت صوت در جهت پمپ منتشر می‌شوند. از طرفی دیگر، بخاطر سرعت نسبی بین پمپ و موج آكوستیك، با توجه به اثر دوپلر فركانس موج استوكس نسبت به فركانس پمپ تغییر می‌كند، كه به مقدار این تغییر فركانس، تغییر فركانس بریلوین[3] می‌گویند. اگر موج آکوستیک توسط حرکت گرمایی ملکولهای ماده بوجود آمده باشد به آن پرکندگی بریلوئن خود بر انگیخته می گویند.

مکانیسم پراکندگی نور در هر دو حالت پراکندگی بریلوئن خود بر انگیخته  و پراکندگی بریلوئن برانگیخته در شکل(1-1) نشان داده شده است.

شکل (1- 1) پراکندگی خود بر انگیخته و پراکندگی بر انگیخته شده ]1[ .

SBS یک فرآیند غیر خطی است که نیاز به تابش نور با شدت زیاد دارد که از طریق توسعه منابع لیزر و تکنولوژی فیبر در دسترس می باشد. به همین خاطر SBS در فیبر نوری تا قبل از سال 1960 عملی نشده بود.

پراکندگی نور یکی از جنبه های مهم تحقیقاتی در سالهای 1920 تا سالهای 1930 بوده است. جورج استوکس، جابجایی فرکانسی را در فرآیند لومینانس در قرن19 کشف کرد]1[-]2[

در طول چند دهه اخیر کاربردهای زیادی که در آنها از خواص SBS استفاده شده است مورد بررسی قرار گرفته اند مانند: کاهش سرعت نور در فیبر نوری با استفاده از SBS ]2 [ ، تاخیر دهنده نوری]3 [،  ساخت لیزر با فیبر ]4[ -]7[، تقویت کننده های فیبری ]8[ ]9[ ، سنسورهای های فیبر نوری]10[-]12[  و فیلترهای نوری قابل تنظیم ]13[ ]14[.

در این پایان نامه به بررسی پراکندگی بریلوئن برانگیخته آبشاری[4] در فیبر نوری می پردازیم. در پراکندگی بریلوئن آبشاری SBS های مرتبه بالاتر ایجاد می گردد و موجهای استوکس با شدت زیاد و طول موجهای متفاوت ( با فاصله فرکانسی ثابت) در طول فیبر ایجاد می گردد. که این پدیده در طراحی و ساخت لیزر های فیبر نوری کاربردهای فراوانی دارد. برای ایجاد SBS آبشاری در فیبر نوری باید تغییری در ساختار آن ایجاد کنیم. در این پایان نامه با استفاده از توری براگ[5] در ورودی فیبر، SBS های مرتبه بالاتر ایجاد شده اند و با بررسی و تحلیل معادلات مربوطه، SBS های مرتبه بالاتر و شدت آنها برای فیبر نوری محاسبه و شبیه سازی شده اند.