شبیه سازی عددی ذخیره کننده های حرارتی با استفاده از ماده تغییر فاز دهنده

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشگاه علوم و فنون مازندران، دانشکده مهندسی مکانیک، بابل، ایران

2 پرفسور، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشکده مهندسی مکانیک، بابل، ایران

چکیده

اثر چینش لوله های داخلی در مبدل بر رفتار ذوب و انجماد سیستم ذخیرهکننده، به ازای ‌ سه فاصله مختلف بین لولهای مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه برای بررسی اثر افزودن تعداد لوله‌ها (از یک تا پنج لوله)، مقایسه‌ای بین مبدلهایی که ذخیره انرژی در آنها در مدت زمان کوتاهتری صورت گرفته، انجام شده است. چینش و فاصله بین لوله‌ای، زمان ذوب برای تمام مبدلهای بررسی شده نسبت به مبدل تک لولهای کاهش می‌یابد. با افزایش تعداد لولهها به پنج لوله با فاصله بین لوله‌ای یکسان، نوع چینش دیگر تاثیری بر زمان ذوب ندارد گرچه تغییر فاصله همچنان تاثیرگذار است. با مقایسه مبدلهایی که در زمان کوتاهتری انرژی حرارتی را ذخیره میکنند . کاهش یا افزایش فاصله بین لوله ها، افزایش زمان ذوب را به دنبال دارد. همچنین افزایش تعداد لوله‌ها به بیشتر از4، دیگر روی زمان ذوب تاثیرگذار نیست. به استثنای مبدل دو لولهای، کمترین زمان انجماد مربوط به همان مبدلهایی است که کوتاهترین زمان ذوب را نیز داشتند. میزان تغییرات زمان با افزایش تعداد لوله از دو به سه در فرآیند شارژ و دشارژ، چشمگیرتر از سایر موارد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Regin AF, Solanki S, Saini J (2006) Latent heat thermal energy storage using cylindrical capsule: Numerical and experimental investigations. Renewable Energy 31(13): 2025-2041.

[2] Lamberg P, Lehtiniemi R, Henell AM (2004) Numerical and experimental investigation of melting and freezing processes in phase change material storage. Int J Thermal Sci 43(3): 277-287.

[3] Stritih U (2004) An experimental study of enhanced heat transfer in rectangular PCM thermal storage. Int J Heat Mass Trans 47(3):2841-2847.

[4] Zhang Y, Chen Z, Wang Q, Wu Q (1993) Melting in an enclosure with discrete heating at a constant rate. Exp Therm Fluid Sci 6(93): 196-201.Energ Build 103: 414-419.

[5] Gracia A, Cabeza L.F (2015) Phase change materials and thermal energy storage for buildings. Energ Build 103: 414-419.

[6] Moreno P, Solé C, Castell A, Cabeza L.F (2014) The use of phase change materials in domestic heat pump and air-conditioning systems for short term storage. Renewable Sustainable Energy Rev 39: 1–13.

[7] Aditya L, Mahlia T.M.I, Rismanchi B, Hasan M.H, Metselaar H.S.C, Muraza O, Aditiya H.B (2017) A review on insulation materials for energy conservation in buildings. Renewable Sustainable Energy Rev. 73: 1352-1365.

[8] Akeiber H, Nejat P, Majid M.Z.A, Wahid M.A, Jomehzadeh F, Famileh I.Z, Calautit J.K, Hughes B.R, Zaki S.A, (2016) A review on phase change material (PCM) for sustainable passive cooling in building envelopes. Renewable Sustainable Energy Rev 60: 1470-1497.

[9] Kouhestani M, Ahmadi R (2016) Computational Simulation of Free Cooling in a Building Using Phase Change Material. Modares Mechanic Engin 16(13): 135-140 (In Persian).

[10] Olapour S, Rostampour K, Hamzehi M (2016) The use of phase-change material in the traditional wind towers mechanism for temperature reduction and energy efficiency, 3rd Int Conf. on Sci and Engin. Istanbul-Turkey (In Persian).

[11] Sami S, Etesami N, (2016) Preparation of Microencapsulated Paraffin Wax by in situ Polymerization, 2nd Int. Conf. New research achivements in chemistry and Chemical Eng. Tehran-Iran (In Persian).

[12] Bahari S,  shokouhmand H, Nikan M (2017) Numerical Investigation of Pipe Array in a Shell and Tube Heat Exchanger Filled with PCM as a Porous Media. Appl Mechanics Research 8(1): 19-26 (In Persian).

[13] Hosseini M.J, Rahimi M, Bahrampour R (2015) Thermal analysis of PCM containing heat exchanger enhanced with normal annular fines. Mechanical Scinces 6(2): 221-234. 

[14] Piradl M., Piradl S (2013) Numerical Investigation of the Thermal Performance of Floor Heating System with PCM. Irainian Journal of Energy. 16(4): 105-112 )In Persian(.

[15] Piradl M., Piradl S (2014) Numerical Modeling of the Thermal Convection of the Viscoud Fluid Flow in the Square Cavity. IJMPERD 4(3): 13-18.

[16] Najafi Khaboshan H, Nazif H.R (2016) Numerical analysis on convective turbulent air in an alternating elliptical tube. Modares Mechanical Eng 16(13): 5-8) In Persian(.

[17] Al-Abidi AA, Mat S, Sopian K, Sulaiman M, Mohammad AT (2013) Internal and external fin heat transfer enhancement technique for latent heat thermal energy storage in triplex tube heat exchangers. Appl Therm Engin 53(1): 147-156.

[18] Al-Abidi AA, Mat S, Sopian K, Sulaiman M, Mohammad AT (2013) Numerical study of PCM solidification in a triplex tube heat exchanger with internal and external fins. Int J Heat Mass Trans 61(1): 684-695.