بررسی عددی تاثیر مواد تغییر فاز دهنده تقویت شده با ذرات نانو در سیستم های ذخیره سازی انرژی

نیاز روزافزون بشر به انرژی از یک سو و رو به پایان بودن منابع موجود انرژی و نیز اتلاف بالای انرژی موجب گردید که در سال های اخیر دانشمندان زیادی در سراسر جهان توجه خود را به منابع تجدیدپذیر انرژی و نیز سیستم های ذخیره ساز انرژی معطوف نمایند. ذخیره سازی انرژی از این جهت اهمیت دارد که تولید و مصرف انرژی بطور روزافزون و مستقل از زمان در حال رشد می باشد. بطور کلی سه روش برای ذخیره انرژی حرارتی موجود است که شامل روش گرمای محسوس، گرمای نهان و حرارت ترموشیمیایی می باشد. سیستم های ذخیره ساز انرژی بر پایه روش گرمای نهان، به خصوص در کاربردهای مربوط به انرژی خورشیدی بسیار مناسب می باشند. تغییر فاز جامد-مایع در خلال ذخیره و آزاد سازی انرژی فواید زیادی از جمله ظرفیت ذخیره-سازی بالا و نیز رفتار دما ثابت سیستم را در طی فرایند شارژ و دشارژ امکان پذیر می نماید. در سال های اخیر دانشمندان تلاش های بسیاری را به منظور توسعه و بهبود عملکرد سیستم های ذخیره ساز انرژی انجام دادند. استفاده از تکنولوژی نانو برای افزایش انتقال حرارت فرصت ایده الی را در این عرصه فراهم نموده است. در واقع بعلت پایین بودن رسانش حرارتی سیال های متداول مانند آب، روغن و اتیلن گلیکول، نانوتکنولوژی به منظور جبران آن و افزایش خواص حرارتی این مواد مطرح شده است. بکارگیری نانوذرات در سیال پایه منجر به افزایش رسانش حرارتی و انتقال حرارت بهتر در این مواد می گردد. در این بررسی از نرم افزار تجاری fluent استفاده گشته و روابط مربوط به شبیه سازی نانوسیال و در نظر گرفتن اثر افزودن نانوذرات به ماده تغییر فاز دهنده و همچنین بمنظور فرض سرعت ورودی سهموی برای سیال انتقال دهنده حرارت، udf مربوطه نوشته شده و به این نرم افزار اضافه گشته است. پژوهش حاضر بر روی پارامترهای انتقال حرارت در خلال فرایند ذوب ماده تغییر فاز دهنده در یک سیستم استوانه ای قائم معطوف گشته و تاثیر پارامترهایی مانند دما و دبی سیال عامل ورودی علاوه بر تاثیر استفاده از نانوسیال در تغییر فاز نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. پارافین واکس بعنوان ماده تغییر فاز دهنده و آب بعنوان سیال انتقال دهنده حرارت مورد استفاده قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که پروسه ذوب بطور محسوسی با بکارگیری نانوذرات شتاب گرفته و در واقع سوسپانسیون شکل گرفته با نانوذرات نرخ انتقال حرارت را افزایش داده و همچنین با افزایش درصد حجمی نانوذرات این افزایش نرخ انتقال حرارت چشمگیرتر خواهد بود. در نهایت پژوهش حاضر نشان داد که ظرفیت یک سیستم ذخیره ساز انرژی با استفاده از سوسپانسیون مناسب متشکل از ماده تغییر فاز و ذرات نانو بطور چشمگیری بهبود خواهد یافت