بررسی عددی یک سیستم مبتنی بر مواد تغییر فاز دهنده برای ذخیره انرژی در ساختمان با درنظر گرفتن ویژگی های هندسی فین های ادغام شده

مواد تغییر فازدهنده (PCM) به دلیل توانایی در ذخیره و آزادسازی حرارت، کاربرد گسترده ای در افزایش بهره وری انرژی ساختمان ها و سیستم های حرارتی دارند. در این پژوهش، اثر افزودن فین های افقی و زاویه دار به مخازن حاوی PCM بر فرآیند ذوب و عملکرد حرارتی سیستم به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که اضافه کردن فین ها با افزایش سطح تماس و تقویت جریان همرفتی، موجب تسریع ذوب و افزایش دمای متوسط مخزن می شود. میانگین کسر حجمی مایع پس از ۶۰۰ ثانیه، در حالت های بدون فین، فین افقی، فین با زاویه ۳۰+ و فین با زاویه ۳۰- به ترتیب برابر با ۲۷/۰، ۴۲/۰، ۴۰/۰ و ۳۹/۰ بود. همچنین، دمای میانگین مخزن در این حالت ها به ترتیب به ۵۸/۰، ۹۴/۰، ۹۲/۰ و ۹۳/۰ (به صورت نرمال شده) رسید. در میان پیکربندی های مختلف، فین های افقی به دلیل ایجاد توزیع یکنواخت حرارتی، مناسب ترین گزینه برای دستیابی به ذوب کامل و پایدار هستند. فین های زاویه دار نیز بسته به جهت گیری، می توانند تمرکز انتقال حرارت را به نواحی بالایی (زاویه ۳۰+ درجه) یا پایینی (زاویه ۳۰- درجه) مخزن تسهیل کنند. این یافته ها بیانگر اهمیت طراحی هدفمند فین ها متناسب با نیازهای کاربردی و شرایط عملیاتی در بهینه سازی عملکرد سامانه های ذخیره انرژی حرارتی است.

کلیدواژه ها:

Numerical investigation ، phase change materials ، energy storage ، heat transfer improvement ، integrated fin ، تحلیل عددی ، مواد تغییر فاز دهنده ، ذخیره انرژی ، بهبود انتقال حرارت ، فین ادغام شده