بهبود کارایی مبدل حرارتی تریپلکس با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده

محورهای موضوعی : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی

عباس کوثری نیا ¹ , امین ضیائی فر ²

1 - گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

تاریخ دریافت : 1400/07/02 تاریخ پذیرش : 1400/09/30 تاریخ انتشار : 1400/09/01

کلید واژه: مبدل حرارتی, مواد تغییرفازدهنده, RT82,

چکیده مقاله :

در پژوهش حاضر به مطالعه‌ی عددی فرآیند ذوب ماده تغییر فازدهنده در مبدل حرارتی سه لوله دارای فین به صورت دو بعدی پرداخته شده است و نتایج با حالت بدون فین مقایسه شده است.در حالت بدون فین زمان ذوب 113 دقیقه می باشد. آب به عنوان سیال گرم در لوله های داخل و بیرون جریان داشته و لوله ی میانی با پارافین RT82 به عنوان ماده ی تغییر فاز دهنده پر شده است. برای شبیه‌ سازی ذوب ماده تغییر فازدهنده، از روش انتالپی متخلخل استفاده شده است. هدف اصلی در این پژوهش مطالعه‌ی اثر هندسه و چیدمان فین‌‌ها به منظور دست‌یابی به حالت بهینه اثربخشی حرارتی برای رسیدن به کم‌ترین زمان ذوب ماده تغییر فازدهنده می‌باشد.به دلیل آنکه با افزایش سطوح انتقال حرارت به صورت بدیهی زمان ذوب کاهش می یابد مساحت مجموع سطوح انتقال حرارت را ثابت در نظر گرفتیم.دو حالت فین های V شکل وY شکل را بررسی کردیم که به ترتیب زمان ذوب برای حالت های بهینه به 43.3 دقیقه و39 دقیقه رسیدکه در حالت شماره 2 هندسه های Y شکل توانستیم زمان ذوب را به 34/5 در صد حالت بدون فین کاهش دهیم.

منابع و مأخذ:

[1] Mat, S., Al-Abidi, A. A., Sopian, K., Sulaiman, M. Y., Mohammad, A. T. (2013). Enhance heat
transfer for PCM melting in triplex tube with internal–external fins. Energy conversion and
management, 74, pp223-236.
[2] Talluri, T., Kim, T. H., Shin, K. J. (2020). Analysis of a battery pack with a phase change material
for the extreme temperature conditions of an electrical vehicle. Energies, 13(3), pp507.
[3] Elgafy, A., Lafdi, K. (2005). Effect of carbon nanofiber additives on thermal behavior of phase
change materials. Carbon, 43(15), pp3067-3074.
[4] Al-Maghalseh, M., Mahkamov, K. (2018). Methods of heat transfer intensification in PCM thermal
storage systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 92, pp62-94.
[5] Royo, P., Acevedo, L., Ferreira, V. J., García-Armingol, T., López-Sabirón, A. M., Ferreira, G.
(2019). High-temperature PCM-based thermal energy storage for industrial furnaces installed in
energy-intensive industries. Energy, 173, pp1030-1040.
6] ػ یْلا ثیگذلی، ػلی وب سٍص لٍیبى، ػلی اوجش س جًجش. ) 1394 (. ث یْ ػبصی هجذل حشاستی ثب اػتفبد اص ه اَد تغییش فبص ]
د ذٌّ .ُ فّتویی و فٌشاغً هجذل بْی گشهبیی، ت شْاى.
[7] Sun, W., Huang, R., Ling, Z., Fang, X., Zhang, Z. (2020). Numerical simulation on the thermal
performance of a PCM-containing ventilation system with a continuous change in inlet air
temperature. Renewable Energy, 145, pp1608-1619.
[8] Zhang, Z., Cheng, J., He, X. (2017). Numerical simulation of flow and heat transfer in composite
PCM on the basis of two different models of open-cell metal foam skeletons. International Journal of
Heat and Mass Transfer, 112, pp959-971.
[9] Chen, S., Yang, Y., Olomi, C., Zhu, L. (2019, October). Numerical study on the winter thermal
performance and energy saving potential of thermo-activated PCM composite wall in existing
buildings. In Building simulation (pp. 1-20). Tsinghua University Press.
[10] Elsayed, A. O. (2018). Numerical investigation on PCM melting in triangular cylinders.
Alexandria engineering journal, 57(4), pp2819-2828.
[11] Wang, W., Li, H., Guo, S., He, S., Ding, J., Yan, J., Yang, J. (2015). Numerical simulation study
on discharging process of the direct-contact phase change energy storage system. Applied Energy,
150, pp61-68.
[12] Al-Abidi, A. A., Mat, S., Sopian, K., Sulaiman, M. Y., Mohammad, A. T. (2014). Experimental
study of melting and solidification of PCM in a triplex tube heat exchanger with fins. Energy and
Buildings, 68, pp33-41.

_||_