مطالعه عددی انتقال حرارت گذرا در یک سیستم ذخیره انرژی پوسته- لوله با به کارگیری ماده تغییرفازدهنده

در این تحقیق به مطالعه عددی انتقال حرارت گذرا در یک سیستم ذخیره انرژی پوسته- لوله در شرایط به کارگیری یک ماده و دو ماده تغییرفازدهنده در سمت پوسته طی فرآیندهای ذوب و انجماد پرداخته شده است. سیال مورد استفاده آب و ماده تغییرفازدهنده در شرایط یک ماده، پارافین واکس و در شرایط دو ماده، پارافین واکس و کلسیم کلراید هگزاهیدرات هستند. در زمان دریافت انرژی (فرآیند ذوب) با عبور سیال گرم از داخل لوله، ماده تغییرفازدهنده با تغییر فاز گرما را به صورت نهان در خود ذخیره می کند و در زمان عرضه انرژی (فرآیند انجماد) با عبور سیال سرد از داخل لوله، ماده تغییرفازدهنده با برگشتن به فاز اولیه، گرمای ذخیره شده را آزاد می کند. نتایج در دماهای ورودی و دبی های جرمی مختلف سیال ارائه شدند. هم چنین، در شرایط به کارگیری دو ماده تغییرفازدهنده، طول قسمت پر شده با هرکدام از مواد مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در فرآیند ذوب در هر دمای ورودی سیال با افزایش دبی جرمی زمان ذوب و گرمای کل ذخیره شده کاهش می یابند. در یک دبی جرمی ثابت با افزایش دمای ورودی سیال زمان ذوب کاهش و گرمای کل ذخیره شده افزایش می یابد. در فرآیند انجماد در هر دمای ورودی سیال با افزایش دبی جرمی زمان انجماد و گرمای کل آزاد شده کاهش می یابند. در یک دبی جرمی ثابت با افزایش دمای ورودی سیال زمان انجماد افزایش و گرمای کل آزاد شده کاهش می یابد. هم چنین نتایج نشان داد که بیشترین سهم از انرژی کل ذخیره یا آزاد شده مربوط به گرمای نهان است. در شرایط به کارگیری دو ماده در سمت پوسته، تغییرات زمان ذوب و انجماد در مقادیر مختلف طول قسمت پر شده با هرکدام از مواد تغییرفازدهنده بسیار کم است. هم چنین در این شرایط با افزایش طول قسمت پر شده با پارافین واکس، میزان گرمای نهان کاهش یافت. با مقایسه نتایج در شرایط به کارگیری یک ماده و دو ماده، نتایج نشان داد که در شرایط به کارگیری یک ماده، زمان ذوب و انجماد کامل به ترتیب بیشتر و کمتر از شرایط به کارگیری دو ماده است. هم چنین گرمای کل ذخیره یا آزاد شده در شرایط به کارگیری یک ماده کمتر از شرایط به کارگیری دو ماده است.