بررسی انتقال گرمای تغییر فاز در چاه گرمایی حلقوی پر شده با ماده تغییر فاز دهنده-فوم فلزی

در این مقاله، انتقال گرما در یک چاه گرمایی حلقوی شامل ماده تغییر فاز دهنده بصورت عددی بررسی شده است. سطح داخلی چاه گرمایی در معرض شار گرمایی پالسی گذرا قرار دارد و سطح بیرونی آن با همرفت طبیعی خنک می­شود. تحت این شرایط، دو فرایند متوالی ذوب و انجماد در ماده تغییر فاز دهنده ایجاد می­شود. تغییر فاز با استفاده از روش آنتالپی-تخلخل و همرفت طبیعی در محیط متخلخل از فرمول دارسی برینکمن مدل سازی شده است. معادلات حاکم بی­بعد به روش المان محدود گسسته­سازی شده و حل عددی آن­ها با استفاده از نرم افزار Comsol انجام شده است. برای اطمینان از صحت شبیه­سازی، نتایج با پژوهش­های  قبلی اعتبار سنجی شده که توافق خوبی را نشان داده­اند. نتایج بدست آمده نشان می­دهند افزایش شار پایه سبب تقویت اثرات همرفت طبیعی در فاز مذاب می­شود. این اثر را می­توان در کاهش شیب افزایش دمای سطح باتری مشاهده نمود. همچنین کارایی چاه گرمایی طی فرایند ذوب  افزایش و مقدار کمینه آن در فرایند انجماد، بزرگتر از واحد می­شود. افزایش مدت زمان پالس شار گرمایی، سبب پخش بهتر گرما در چاه گرمایی شده و کسر حجم ذوب و دمای سطح باتری را افزایش می­دهد. در کارایی کلی چاه گرمایی تغییر چندانی ایجاد نمی­شود.

کلیدواژه ها:

چاه گرمایی ، ماده تغییر فاز دهنده ، فوم فلزی ، شار گرمایی پالسی گذرا ، روش انتالپی-تخلخل ، کسر حجم ذوب