بررسی عددی ذوب شدن مواد تغییر فاز دهنده نانو درون محفظه‌ی مثلثی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تبدیل انرژی, مکانیک, صنعتی نوشیروانی بابل, بابل, ایران

2 گروه حرارت و سیالات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل

چکیده

در این مقاله به بررسی عددی رفتار ذوب مواد تغییر فاز دهنده در یک مبدل حرارتی دو لوله‌ای دو بعدی پرداخته شده است. فضای داخلی بین پوسته و لوله با استفاده از N-eicosane و ذرات مس به ترتیب به‌عنوان مواد تغییر فاز دهنده و نانو ذرات پر شده است و آب به عنوان سیال گرم در لوله داخلی جریان دارد. مطالعات عددی برای سه عدد استفان مختلف 05/0، 1/0و 2/0 انجام شده است. برای بررسی اثر نانو ذرات در سرعت انتقال حرارت، ذرات مختلفی از نانوذرات مس به مواد تغییر فاز دهنده پایه افزوده شده است. میزان افزایش عملکرد انتقال حرارت نانو ذرات در حالت جامد بیشتر از حالت مایع در جریان آرام و انتقال حرارت طبیعی بوده است. همچنین اثر آنتروپی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که نانوذرات باعث افزایش هدایت حرارتی مواد تغییر فازدهنده نانو نسبت به مواد تغییر فازدهنده معمولی می‌شود. زمان ذوب مواد تغییر فاز دهنده با افزایش دما از 40 به 45 و 55 درجه سانتی‌گراد باعث کاهش زمان ذوب تا 53 و 76 درصد می‌گردد. همچنین افزایش نانو ذره با کسر حجمی 04/0 به مواد تغییر فاز دهنده در این سه دما باعث کاهش زمان ذوب تا20 درصد می‌گردد. افزایش هدایت حرارتی مؤثر در کاهش تولید آنتروپی سیستم، بسیار بیشتر از کاهش گرمای ویژه و حرارت نهان نانو مواد تغییر فاز دهنده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of Melting Nano-enhanced Phase Change Materials (NEPCM) in Triangular Enclosure

نویسندگان [English]

  • abolfazl nematpour 1
  • mohsen sheikholeslami 2
1 Masters student, Department of Mechanical Engineering, Noshirvani Babol, Babol, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Islamic Republic of Iran
چکیده [English]

This paper presents a numerical study of melting of nano-enhanced phase change materials (NEPCM) inside a triangular container using N-eicosane and copper particles as base material and nano particle, respectively. Nanoparticles are used in the process of heat transfer and improve the lubrication performance. Numerical studies are performed for three different Stefan number (0.05, 0.2, 0.1). To investigate the effect of nanoparticles on the heat transfer rate, various particles of copper nanoparticles have been added to the base phase change materials. A transient numerical simulation is performed to melt inside the triangular. Phase change materials in liquid and solid states were studied. The increase in the performance of the heat transfer of nanoparticles in the solid state was more than the liquid state in the laminar flow and the natural convection heat transfer. Also, the effect of entropy has been investigated. The simulation results show that the nanoparticles cause an increase in thermal conductivity of NEPCM compared to conventional PCM. Increasing thermal conductivity by reducing the latent heat increases the rate of melting of nanoparticles. The time of the melting of the phase change material has significantly decreased with increasing nanoparticles. Increasing the thermal conductivity effective in reducing the entropy production of the system is much more than the reduction of the specific heat and the heat of fusion of nano-enhanced phase change materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-enhanced Phase Change Material
  • Phase change material
  • nanoparticles
  • Entropy
  • Melting