بررسی تجربی و مدل سازی عددی فرآیند ذخیره سازی انرژی حرارتی توسط ماده تغییر فاز دهنده تحت زوایای مختلف محفظه

سال انتشار: 1396
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: فارسی
مشاهده: 84

فایل این مقاله در 11 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_MME-17-11_016

تاریخ نمایه سازی: 29 بهمن 1403

چکیده مقاله:

در این تحقیق فرآیند ذوب ماده تغییر فاز دهنده در داخل محفظه مستطیل شکل به صورت تجربی و عددی مورد مطالعه قرار می گیرد. هدف از این تحقیق بررسی نقش زاویه قرارگیری محفظه بر تشکیل ساختار های جریان جابجایی آزاد در فاز مایع و تاثیر آن بر نرخ ذوب ماده تغییر فاز دهنده است. در بخش تجربی آشکارسازی فرآیند ذوب با تصویر برداری از ماده تغییر فاز دهنده در یک محفظه شفاف انجام می گیرد. سپس با استفاده از روش پردازش تصویری، کسر مایع در لحظات مختلف به دست می آید. تغییر در شکل سطح مشترک جامد-مایع به خوبی نشان دهنده تغییر ساختار جریان های جابجایی در داخل محفظه می باشد. مدل سازی عددی فرآیند به روش انتالپی-تخلخل برای زوایای ۹۰، ۴۵ و ۰° و در دماهای ۵۵، ۶۰ و ℃ ۷۰انجام می شود. نتایج نشان می دهد با کاهش زاویه مخزن از 〖۹۰〗^o به〖۴۵〗^o و ۰^o زمان ذوب ماده تغییر فاز دهنده به ترتیب به میزان ۵۲% و ۳۷% نسبت به محفظه عمودی کاهش می یابد. کاهش زمان ذوب در محفظه با کاهش زاویه به دلیل ظهور جریان های گردابه ای و تشکیل توده های حرارتی در فاز مایع است. با افزایش عدد استفان از ۰.۳۶ به ۰.۴۳ و ۰.۵۵ میزان انرژی ذخیره شده به ترتیب به میزان۵.۴% و ۱۳.۸% افزایش می یابد. همچنین با استفاده از رگرسیون غیر خطی داده ها رابطه ای جهت پیش بینی انرژی ذخیره شده در مخزن برای اعداد استفان و زوایای مختلف مورد بررسی در این تحقیق به دست آمده است.

کلیدواژه ها:

Phase change material ، Natural Convection ، Latent heat thermal storage ، Melting process ، مواد تغییر فاز دهنده ، جابجایی طبیعی ، ذخیره سازی انرژی نهان ، فرآیند ذوب

نویسندگان

بابک کامکاری

Assistant Professor at Department of Mechanical Engineering, Yadegar-e-Imam Khomeini (RAH) Shahre-Rey Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

محمد وهابی

Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran