مطالعه عددی و تجربی فرایند ذوب ماده تغییر فازدهنده در محفظه مستطیلی

مواد تغییر فاز دهنده به موادی گفته میشود که معمولا در دمای آزمایشگاه به صورت مومی شکل (مایع با لزجت بالا) هستند و در صورت انتقال حرارت به این گونه مواد به حالت مذاب درمی آیند. مواد تغییر فاز دهنده توانایی ذاتی برای ذخیره مقدار زیادی گرما را با بهره برداری از گرمای نهان خود به خصوص در طول دوره تغییر فاز جامد- مایع دارند. در این مطالعه به بررسی تجربی فرایند ذوب و انجماد مواد تغییر فازدهنده در یک محفظه بسته و مقایسه آن با نتایج شبیه سازی عددی بدست آمده از نرم افزار فلوئنت پرداخته شده است. یک محفظه مستطیلی حاوی لانولین و یک لوله مسی استوانه ای به عنوان منبع گرما استفاده شده است. این مطالعه در دو حالت لوله ی صاف و لوله ی خمیده U) شکل) انجام شده است. دماهای ثبت شده و تصاویر به طور همزمان امکان تجزیه و تحلیل رفتار مکانی-زمانی ماده تغییر فازدهنده را در حین ذوب فراهم کرده و بستری را برای توصیف پارامترهای مختلف ترموفیزیکی مهم مرتبط با فرآیند تغییر فاز فراهم کرده اند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان میدهند که در تحلیل های لوله مستقیم اختلافی نزدیک به ۵۰ درصد بین نتایج عددی و تجربی دیده می شود. کاهش قابل ملاحظه ای که در حجم ذوب شده در حالت تجربی وجود دارد و اتلاف حرارتی به محیط که در حل عددی منظور نشده است، نقش مهمی در اختلاف نتایج بازی می کند. همچنین در حالت تجربی ثابت شدن نرخ ذوب دیده می شود. در حالی که در حل عددی در این بازه زمانی نرخ ذوب ثابت نشده و حجم ذوب مجانب نمی شود. در حالت لوله خمیده اختلافی حدود ۶۷ درصد بین نتایج تجربی و عددی مشاهده میشود. در گام های زمانی اولیه حجم ذوب با شدت زیادی افزایش می یابد ولی با گذشت زمان رشد کمتری می کند تا در نهایت به یک نرخ ثابت برسد. در حل تجربی این نرخ نزدیک به ۱۰ درصد است و در حل عددی مقدار کمتری است.

کلیدواژه ها:

ماده تغییر فازدهنده ، ذوب ، فلوئنت ، حجم ذوب ، ذخیره گرما