27795

مطالعه تجربي فرآيند ذوب مواد تغييرفازدهنده در حضور فوم فلزي متخلخل

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- تبديل انرژي

1399

1401/10/25

مجيد سياوشي

مهندسي مكانيك

ذخيره¬سازي انرژي حرارتي به عنوان يكي از چالش¬هاي مهم در حوزه انرژي¬هاي تجديدپذير، در سال¬هاي اخير مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. پارافين كه يكي از انواع مختلف مواد تغييرفازدهنده مي-باشد، به اين منظور مورد استفاده قرار مي¬گيرد؛ لذا، بهبود انتقال حرارت براي بهينه¬سازي زمان ذخيره انرژي در اين ماده از اهميت بالايي برخوردار است. آن¬چه در اين پژوهش به آن پرداخته شده است، تأثير استفاده از فوم فلزي متخلخل براي بهبود انتقال حرارت، افزايش ميزان و كاهش ذخيره انرژي مي¬باشد. پژوهش حاضر به صورت تجربي انجام شده و تأثيرات پارامترهاي مختلفي همچون دما و دبي ورودي سيال، حضور محيط متخلخل و استفاده از كويل حلزوني مسي بر ميزان انتقال حرارت، يكنواختي آن و زمان فرآيندهاي شارژ و تخليه بررسي شده است. دبي¬هاي در نظر گرفته شده در محدوده 4 تا 8 ليتر بر دقيقه، دماهاي ورودي در فرآيند شارژ در محدوده 75 تا 85 درجه سليوس و در فرآيند تخليه در محدوده 25 تا 35 درجه سليوس در نظر گرفته شده¬اند. همچنين نتايج در دو حالت بدون استفاده از محيط متخلخل و در حالت نيمي پرشده مقايسه شده¬اند. نتايج فرآيندهاي شارژ نشان مي‌دهند كه اسـتفاده از فوم متخلخل، باعث كاهش 66/6 تا 03/18 درصدي زمان شارژ پارافين مي¬شود. همچنين، نتايج فرآيندهاي تخليه نشان مي¬دهند كه با افزودن فوم متخلخل، كاهش 29/3 تا 81/6 درصدي زمان اين فرآيند نسبت به حالت بدون فوم فلزي به دست مي¬آيد. كاهش زمان شارژ با افزايش دماي ورودي سيال انتقال حرارت بيشتر است. هنگامي كه دبي جريان سيال انتقال حرارت افزايش مي¬يابد، زمان شارژ مي¬تواند كمي كمتر شود، در حالي كه اين اثر در هنگام استفاده از رسانه متخلخل غالب مي¬شود. استفاده از محيط متخلخل همچنين مي‌تواند زمان تخليه را تسريع كند، در حالي كه نرخ تخليه سريع‌تر براي نرخ‌هاي جريان انتقال حرارت كمتر در طول تخليه انرژي ذخيره‌شده مشاهده شد. همچنين، دماي اوليه پايين¬تر سيال انتقال حرارت ورودي، سرعت تخليه سريع¬تر را فراهم ميكند.

1401/11/09

Experimental study of the melting and solidification process of phase change materials in the presence of porous metal foam

1/15/2024 12:00:00 AM

In the recent years, the thermal energy storage, as a one the important challenges in the flield of renewable energies, has been considered by the researchers. Parafin as a kind of phase change materials, is mostly used for this purpose. The effect of using porous metal foams on the heat transfer enhancement, imporvment of the heat transfer and the storage time has been investigated experimentally. Other parametrs which has been studied are the flow rate and the temperature of the inlet fluid flow and the effects of using helical coil. The mass flow rate range is between 4-8 litter per minute. Also, the range of the inlet flow temperature in the charge and discharge process are 75-85℃ and 25-35℃, respectively. The results of the charging processes show that the use of porous foam reduces the paraffin charging time by 6.66 to 18.03 percent. Also, the results of discharge processes show that by adding porous foam, the time of this process can be reduced by 3.29 to 6.81% compared to the case without metal foam. The reduction of the charging time is greater with the increase of the inlet temperature of the heat transfer fluid. When the flow rate of the heat transfer fluid increases, the charging time can be slightly reduced, while this effect prevails when using porous media. The use of porous media can also accelerate the discharge time, while faster discharge rates were observed for lower heat transfer flow rates during stored energy discharge. Also, the lower initial temperature of the input heat transfer fluid provides a faster discharge rate.

مواد تغييرفازدهنده , محيط متخلخل , انتقال حرارت , فوم فلزي , كويل مارپيچ

phase change materials , porous media , heat transfer , Metal foam , Helical coil

Ala Mansoori

Dr. Siyavashi