بررسی پارامترهای هندسی مبدل های حرارتی برای مدیریت گرمایی بهینه با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده

بهینه سازی انرژی حرارتی از مهمترین دغدغه های محققان در حوزه انرژی است. مواد تغییر فازدهنده ترکیبات آلی یا معدنی هستند که قابلیت جذب و ذخیره پنهان مقادیر زیادی از انرژی گرمایی را درون خود دارند که در سطح بسیار وسیعی در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار میگیرند. ذخیره سازی انرژی نهان توسط مواد تغییر فاز دهنده یکی از موثرترین روشها جهت استفاده بهینه از انرژی خورشیدی و یا بازیافت گرمای تلف شده در صنعت است. در این پروژه از ماده PCM پارافین واکس (RT82) برای ذخیرهسازی انرژی در مبدل حرارتی سه لوله ای استفاده شده است. جهت شبیه-سازی مساله از نرم افزار Ansys Fluent در پکیج نرم افزاری Ansys Workbench استفاده شده است. در این تحقیق 5 مدل پرهدار طراحی شده است و زمان کل ذوب آنها مقایسه شده اند. برای نشان دادن تاثیر محل فین در روند ذوب ماده PCM این است که مبدل حرارتی در 5 حالت هندسی مختلف مورد ارزیابی قرار گیرد. با تغییر محل فین ها در مبدل می-توان به اثرگذاری شکل هندسی مبدل در کارایی و یا عدم کارایی مواد تغییر فاز دهنده پی برد. این تغییر در محل قرارگیری فین ها در یک مبدل حرارتی لوله سه گانه بررسی میشود که در آنها مکانیسم انتقال گرما غالبا از نوع انتقال حرارت طبیعی یا همرفتی است. در مدل 1، فینها حرارتی را که به بخش بالا منتقل میشود را مسدود کرده و به طور کلی، فرایند انتقال حرارت در ابتدا از نوع هدایتی است و پس از ذوب جزیی مواد PCM، به تدریج به حالت طبیعی یا همرفتی تبدیل میشود. در مدل شماره 2، تمرکز فینها در بخش پایینتر مبدل حرارتی است.تغییر در زاویه ایجاد شده توسط فینها در مدل 3 فضای بیشتری را برای انتقال گرما به قسمت بالای مبدل حرارتی فراهم مینماید

Keywords:

مواد تغییر فاز دهنده , حالت هندسی , مبدل حرارتی لوله سه گانه , فین.