ارزیابی عددی فرآیند ذوب ماده تغییر فاز دهنده درون محفظه ای با پره های عمودی نوآورانه

مقدار قابل توجهی گرمای تلف شده در بسیاری از صنایع و سیستم های حرارتی وجود دارد؛ بنابراین، استفاده از فناوری هایی که بتوانند این گرمای تلف شده را دوباره به سیستم بازیافت کنند، بسیار مهم است. در میان این سیستم ها، سیستم های ذخیره سازی انرژی گرمایی گرمای نهان، ظرفیت ذخیره سازی گرمای بسیار بالاتری نسبت به ذخیره سازی انرژی گرمایی گرمای محسوس دارند. نرخ ذوب پایین این سیستم ها (در طول مرحله شارژ یا ذخیره سازی گرما) یکی از معایب آن است. استفاده از پره ها یکی از رویکردهایی است که محققان برای پرداختن به این موضوع بررسی کرده اند. در این مطالعه، یک محفظه حاوی PCM بررسی می شود و پره های عمودی درون آن با استفاده از انواع طرح های مقطعی، مانند مستطیلی، مثلثی و ترکیبی (به عنوان طرح پیشنهادی نوآورانه پره ها) بررسی می شوند. با استفاده از رویکرد حجم محدود، از یک کد CFD تجاری برای انجام شبیه سازی های عددی استفاده شد. سطح زیرین محفظه به عنوان منبع گرما در سه دمای متمایز شامل TH = ۳۳۳.۱۵، ۳۴۳.۱۵ و ۳۵۳.۱۵ کلوین در نظر گرفته شده است. طبق یافته های عددی به دست آمده، اولا، وقتی سطح زیرین محفظه گرم می شود، ماده تغییر فاز دهنده زودتر به نقطه ذوب خود می رسد و می تواند گرمای بیشتری را در مدت زمان مشخصی ذخیره کند. علاوه بر این، مشاهده شده است که همه مدل های دارای پره قادر به بهبود نرخ ذوب ماده تغییر فاز دهنده و جذب گرما در تمام دماهای مختلفی هستند که برای سطح زیرین محفظه در نظر گرفته شده است. مدل با شکل پیشنهادی پیشنهادی، به عنوان ترکیبی از مقطع مستطیلی و مثلثی، توانسته است عملکرد حرارتی بهبود یافته ای را در مقایسه با مدل های قبلی به دست آورد، البته باید توجه داشت که تفاوت بین مدل های دارای پره از نظر عددی قابل توجه نیست.

Keywords:

ذخیره انرژی حرارتی (TES) , مواد تغییر فاز دهنده (PCM) , فرآیند ذوب , فین , شبیه سازی عددی