مدلسازی و بررسی برداشت انرژی گرمایی از مخازن انرژی پر شده با مواد تغییر فازدهنده کپسوله با دو چیدمان مختلف با استفاده از نرم افزار کامسول مولتی فیزیکس

امروزه به علت افزایش نیاز بشر به انرژی و رو به اتمام بودن سوخت های فسیلی و آلایندگی بیش از حد آن ها، نیاز به روش های جدید تامین انرژی، بیش از پیش احساس می گردد. از این رو به منظور توجه به انرژی های نو و اجتناب از هزینه های بالای انتقال انرژی، سیستم های ذخیره انرژی دارای اهمیت ویژه ای می باشند. مواد تغییر فاز دهنده از توانایی بالایی در ذخیره ی انرژی حرارتی برخوردارند و به همین دلیل به طور گسترده ای در سیستم های ذخیره ی انرژی، به کار می روند. در این پژوهش، رفتار یک سیستم ذخیره سازی انرژی حرارتی بستر پر شده در طول فرآیند تخلیه ی شارژ مورد بررسی قرار گرفته است. نمک مذاب به عنوان سیال انتقال حرارت و کپسول های کروی حاوی مواد تغییر فاز دهنده به عنوان پر کننده بستر مورد استفاده قرار می گیرند. توزیع دما در بستر پر شده با استفاده از معادلات انرژی در محیط متخلخل نرم افزار کامسول مدلسازی می شود. این معادلات به صورت عددی، با استفاده از روش المان محدود حل شده و نتایج به دست آمده با داده های آزمایشگاهی سایر محققان تصدیق شده است. در این تحقیق، تاثیر استفاده از چندین نوع ماده تغییر فاز دهنده با دمای تغییر فاز متفاوت، بر مدت زمان برداشت انرژی با دمای مطلوب از بستر پر شده، و نیز مدت زمان تکمیل فرآیند تخلیه ی شارژ کپسول ها، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. همچنین تاثیر سرعت ورودی سیال و ضریب تخلخل بستر پر شده بر عملکرد حرارتی مخزن، مطالعه شده است. علاوه بر این، اهمیت ترتیب قرارگیری مواد تغییر فاز دهنده در بستر پر شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که انتخاب سرعت مناسب برای سیال انتقال حرارت و نیز تخلخل مناسب برای بستر پر شده می تواند به تکرار مستمر چرخه شارژ و تخلیه شارژ کمک کرده و متضمن برداشت انرژی حرارتی مطلوب از مخزن ذخیره سازی باشد. علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که با توجه به شرایط کاری مخزن ذخیره انرژی، می توان با انتخاب یک چیدمان مناسب از مواد تغییر فاز دهنده در داخ بستر پر شده، بیشترین بازده را از مخزن بدست آورد.

کلیدواژه ها:

مواد تغییر فاز دهنده ، مخازن ذخیره انرژی ، بستر پر شده ، محیط متخلخل ، کامسول