فرایندذوب‌درمحفظه‌ذخیره‌سازی سه‌لوله‌ای: چیدمان مواد تغییر فازدهنده ‌نیوتنی‌ و غیرنیوتنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 صنعتی اراک-مهندسی مکانیک

2 دانشگاه صنعتی اراک،ایران

3 arak university of technology,arak,iran

چکیده

در این‌ مقاله ‌یک ‌مطالعه عددی در مورد بررسی انتقال حرارت و فرایند ذوب ماده تغییر فاز دهنده در یک محفظه ذخیره سازی سه لوله‌ای فین دار به صورت دو بعدی ارائه شده است. اثر چیدمان ‌مواد تغییر فاز دهنده به صورت سیال‌های نیوتنی و غیرنیوتنی ‌بر ‌روند ذوب ‌بررسی ‌شده‌ است. از مدل ‌غیرنیوتنی ‌توانی برای ‌شبیه سازی سیال غیرنیوتنی و از روش‌ آنتالپی-تخلخل بر پایه روش حجم محدود برای شبیه‌سازی ‌فرایند ذوب ‌استفاده ‌شده‌ است. نتایج نشان‌ می‌دهد که ‌فرایند ذوب ‌برای ‌زمانی ‌که ‌در هر دو بخش ‌داخلی ‌و خارجی ‌محفظه از سیال غیرنیوتنی احاطه شده است، نسبت به‌ زمانی ‌که ‌هر دو بخش ‌از سیال ‌نیوتنی ‌پر شده ‌است، ‌به‌ مقدار03/3درصد بیشتر می‌باشد. برای بررسی اثر چیدمان سیال نیوتنی و غیرنیوتنی در بخش داخلی و خارجی محفظه دو چیدمان مختلف در نظر گرفته شده است: سیال نیوتنی-غیرنیوتنی و سیال غیرنیوتنی-نیوتنی. نتایج بیانگر آن است که هنگامی که از آرایش سیال نیوتنی- غیرنیوتنی استفاده می‌شود فرایند ذوب نسبت به آرایش سیال غیرنیوتنی- نیوتنی سریعتر است. به طور میانگین در هر زمان، مقدار میانگین کسر ذوب در حالت سیال نیوتنی- غیرنیوتنی در حدود 32/10 درصد بیشتر از حالت دیگر است. ‌با افزایش ‌پارامتر شاخص ‌سازگاری‌ ‌و کاهش ‌شاخص توانی ‌سیال‌ غیرنیوتنی‌ مقدار کسر ذوب‌ کاهش ‌یافته ‌است. همچنین مشاهده می‌شود تغییرات عدد ناسلت نیز مشابه تغییرات کسر ذوب است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Melting Process of Phase Change Materials in a Triplex-Tube: Arrangement , Newtonian and Non-Newtonian

نویسندگان [English]

  • Somayeh Farahani 1
  • Amir Davoodabadi Farahani 2
  • Fatemeh Tayebzadeh 3
1 صنعتی اراک-مهندسی مکانیک
2 arak university of technology,arak,iran
3 arak university of technology,arak,iran
چکیده [English]

In this paper, a numerical study is presented on the investigation of heat transfer and melting process of phase change material in a finned triplex tube. The non-Newtonian Power-Law model is used to simulate the non-Newtonian fluid and the enthalpy-porosity method is used to simulate the melting process.

The results show that the melting process in the case of using Newtonian fluid is more than in the case of using non-Newtonian fluid. Thus, the average value of the melting fraction of the phase change material in 5000 seconds is about 3.03% higher for the Newtonian phase change material. The effect of the two-layer composition of the Newton&non-Newton phase change material and how they are placed in the middle and outer tubes on the melting process has been investigated. For this purpose, two arrangements have been considered according to the way the fluids are placed in the middle-outer tube: 1. Newtonian&non-Newtonian fluid and 2. Non-Newtonian fluid - Newtonian. The melting process for the Newton-non-Newtonian fluid state is faster than for the non-Newtonian-Newtonian fluid state. The melting fraction in the Newton&non-Newton fluid state is about 10.32% higher than in the other state.The amount of melting fraction decreases with increasing Consistency index and decreasing Power law index. The Nusselt number changes are similar to the melting fraction changes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Melting of phase change material
  • Triplex tube
  • Non-Newtonian fluid
  • heat transfer
  • Arrangement