T 62

Improving the Thermal Performance of the Phase Change Material in a Three-pipe Exchanger by Using T-shaped Fins

كارشناسي ارشد

مكانيك گرايش تبديل انرژي

پيام نور رشت

1404/02/29

78ص.

درجه ارزشيابي:عالي

عبدالله اسكندري

Thermal performance , phase change material , T-shaped fins

اسكندري،عبدالله،راهنما

هدف: در اين تحقيق، به بررسي عددي و بهينه‌سازي عملكرد حرارتي يك مبدل حرارتي سه‌لوله‌اي حاوي ماده تغيير فازدهنده (PCM) از نوع RT82 پرداخته شده است. با هدف افزايش نرخ انتقال حرارت و كاهش زمان ذوب، از فين‌هاي فلزي داخلي با اشكال مختلف استفاده گرديد. تمركز اصلي پژوهش بر تحليل و بهينه‌سازي فين تي‌شكل بوده كه به دليل افزايش سطح تماس با ماده تغيير فاز، قابليت مؤثري در بهبود فرآيند انتقال حرارت از خود نشان داد. روش شناسي پژوهش: شبيه‌سازي‌ها به كمك ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) در نرم‌افزار ANSYS Fluent و مبتني بر روش حجم محدود انجام شد. در اين راستا، سه آرايش هندسي مختلف براي استقرار فين‌ها مورد مطالعه قرار گرفت: نصب فين بر سطح داخلي لوله مياني، بر سطح خارجي آن و به‌صورت تركيبي. نتايج حاصل نشان داد كه چيدمان تركيبي فين تي‌شكل (حالت C) به‌طور مؤثري باعث تسريع فرآيند ذوب شده و زمان ذوب PCM را تا حدود 49 دقيقه كاهش داد، در حالي كه در حالت بدون فين اين زمان 54 دقيقه ثبت شده بود. يافته ها: در ادامه، بهينه‌سازي هندسي فين تي‌شكل با تغيير پارامترهايي از جمله طول، ضخامت و ارتفاع فين انجام شد. نتايج نشان داد كه افزايش طول فين تا 42 ميلي‌متر و انتخاب ضخامت بهينه برابر با 1 ميلي‌متر، موجب بيشينه شدن نرخ ذوب و يكنواختي توزيع دما در فضاي PCM گرديد. همچنين مشخص شد كه افزايش بيش از حد ضخامت يا طول فين منجر به افت عملكرد به دليل انسداد جريان همرفتي طبيعي و افزايش مقاومت حرارتي درون ماده تغيير فاز مي‌شود. نتيجه گيري: در مجموع، اين پژوهش اثربخشي فين تي‌شكل در بهبود عملكرد حرارتي سيستم‌هاي ذخيره‌سازي انرژي گرمايي را به اثبات رسانده و نشان داده است كه بهينه‌سازي هندسي اين فين‌ها نقش مهمي در افزايش سرعت پاسخ حرارتي و بهره‌وري كل سيستم ايفا مي‌كند. يافته‌هاي اين مطالعه مي‌تواند در طراحي مبدل‌هاي حرارتي پيشرفته براي كاربردهاي انرژي تجديدپذير، تهويه مطبوع و ذخيره‌سازي حرارتي مورد بهره‌برداري قرار گيرد.

1404/07/12

منتخبي

78752