تسریع فرایند انجماد مواد تغییر فاز دهنده به کمک تزریق سیال جوششی: یک بررسی تجربی

ویژگی های منحصر به فرد مواد تغییر فاز دهنده گرمای نهان بالا و دمای تقریبا ثابت تغییر فاز، این مواد را به گزینه ای مناسب برای استفاده در سستم های ذخیره انرژی حرارتی و سیستم های مدیریت حرارتی تبدیل کرده است. با این وجود، ضیرب هدایت حرارتی پایین این مواد محدودیت هایی را برای استفاده گسترده آن ها در صنایع به وجود آورده است. در این پژوهش، برای نخستین بار تاثیر تزریق سیال جوششی به داخل محفظه PCM به منظور تقویت انتقال حرارت و تسریع فرایند انجماد به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، پارافین وکس و استون به عنوان PCM و سیال جوششی انتخاب شده اند و تاثیر پارامترهایی نظیر دمای اولیه PCM (۷۵°C تا ۹۵°C)، دبی سیال جوششی تزریقی (۰/۳۲ تا ۰/۵۷Lit/min) ارتفاع پارافین موجود در ظرف ( ۱۵ تا ۳۵cm) و قطر نازل (۲ تا ۴mm) بر روی توزیع دما، سطح پارافین جامد شده و میزان انتقال حرارت، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در اثر تزریق استون به داخل محفظه و تماس مستقیم آن با پارافین، استون گرمای پارافین را دریافت میکند و در اثر جوشش، اغتشاش و اختلاط قابل توجهی را به وجود می آورد. در نتیجه، ضریب بالای انتقال حرارت جوششی، گردابه های تشکیل شده و جریان مغشوش درون ظرف، زمان انجماد را به طرز چشمگیری کاهش میدهد. نتایج بیانگر این است که در بهترین شرایط، روش حاضر قادر است تا ۰/۳ لیتر پارافین را در مدت ۱۸ ثانیه جامد کند.

کلیدواژه ها:

ماده تغییر فاز دهنده (PCM) ، سیال جوششی ، فرایند تغییرفاز ، زمان انجماد