28174

طراحي حرارتي مواد تغيير فازدهنده (PCM)، محفظه و فيلرهاي مورد استفاده در سامانه هاي فضايي با استفاده از تكنيك‌هاي CFD

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- مدل‌سازي، شبيه‌سازي و كنترل فرايندها

1397

1401/8/28

سيدحسن هاشم آبادي

دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز

امروزه به دليل استفاده زياد از سوخت هاي فسيلي كه در گروه منابع تجديد ناپذير قرار مي گيرند، محيط زيست كره زمين به خطر افتاده است لذا صرفه جويي در مصرف بسيار مهم جلوه ميكند. مواد تغيير فاز دهنده از نمونه¬ موادي هستند كه با ذخيره سازي انرژي در يك فرايند هم دما بشر را در مصرف كم تر انرژي ياري كند. از سويي ديگر در آن ها اصل اساسي ذخيره انرژي، استفاده از گرماي نهان در فرآيند تغيير فاز مي‌باشد كه مي تواند براي كنترل دما نيز استفاده شود. لذا كاربردهاي وسيعي در صنايع الكترونيكي، مخابراتي، هوافضا، سيستم هاي حرارتي گلخانه‌ها، ساختمان هاي تجاري و مسكوني دارند. مسئله حاضر كاربرد كنترل دما مواد تغيير فاز دهنده را بررسي مي كند كه در آن محفظه¬اي حاوي مواد تغيير فاز دهنده دماي بورد الكترونيكي را كه در ماهواره در حال گردش روي مدار زمين است راكنترل مي كند. روش تحقيق بررسي عددي فرايند ذوب و انجماد PCM در محفظه مخصوص نصب شده روي برد الكتريكي است كه 30وات انرژي گرمايي توليد مي كند و طبق سناريو 10 دقيقه روشن و 80 دقيقه خاموش كار مي كند و شرايط اوليه مدار 100 كيلومتري كره زمين مبناي شبيه سازي¬ها مي باشد. محاسبات و نتايج از نرم‌افزار فلوئنت كه با بكار گيري تكنيك آنتالپي خلل و فرج فرآيند ذوب را مدلسازي مي كند به دست آمده است. نتايج اهميت ويژه هدايت حرارتي را براي مواد تغيير فاز دهنده مشخص مي كند و نشان مي دهد در محيط خارج از جو زمين به دليل صفر بودن ميزان جايجايي طبيعي گرما ، ضريب رسانش حرارتي با اهميت ترين موضوع در انتخاب PCM ميباشد.

1402/02/12

Thermal design of phase change materials (PCM), enclosures and fillers used in space systems using CFD techniques

1/1/1900 12:00:00 AM

Today, due to the high use of fossil fuels, which are included in the group of non-renewable resources, the environment of the planet is endangered, therefore saving consumption is very important. Phase change materials are examples of materials that help humans consume less energy by storing energy in an isothermal process. On the other hand, in them, the basic principle of energy storage is the use of latent heat in the phase change process, which can also be used for temperature control. Therefore, they have wide applications in electronic, telecommunication, aerospace, heating systems of greenhouses, commercial and residential buildings. The present problem examines the application of temperature control of phase change materials, in which a chamber containing phase change materials controls the temperature of the electronic board that is in the orbiting satellite. The research method is the numerical investigation of the melting and freezing process of PCM in a special chamber installed on the electric board, which produces 30 watts of heat energy and works according to the scenario of 10 minutes on and 80 minutes off, and the initial conditions of the 100 km orbit of the earth are the basis of the simulation. is Calculations and results were obtained from Fluent software, which models the melting process by using pore enthalpy technique. The results determine the special importance of thermal conductivity for phase change materials and show that in the environment outside the Earth's atmosphere, due to the zero natural displacement of heat, the coefficient of thermal conductivity is the most important issue in the selection of PCM.

PCM , مواد تغيير فاز دهنده

PCM , Phase change material

Mohammad Moradzade

Dr. Hashemabadi