برداشت انرژی از جوشش استخری با استفاده از القای الکترومغناطیسی: مطالعه تجربی و شبیه‌سازی عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

چکیده

در این مطالعه روشی برای برداشت انرژی از گرمای اتلافی پیشنهاد شده است. در سیستم پیشنهادی، یک آهنربا بر روی مایع در ظرف سیم پیچی شده شناور شده و سیستم روی منبع حرارت قرار گرفته است. با جوشش مایع و طبق قانون القای فارادی، با حرکت آهنربا در داخل ظرف، ولتاژ در سیم پیچ القا شده است. دمای مازاد، ابعاد ظرف، ارتفاع مایع در ظرف و شکل و قطر قاب به عنوان پارامترهای موثر انتخاب شده است. تأثیر این پارامترها بر ولتاژ قله به دره و جذر میانگین مربعات ولتاژ به صورت تجربی بررسی شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که حداکثر انرژی در مقادیر بالاتر دمای مازاد، ارتفاع مایع، دور سیم پیچ و قطر قاب با شکل قاب کروی برداشت می‌شود. بیشترین مقادیر اندازه‌گیری شده به ترتیب 532 میلی ولت و 95.65 میلی ولت برای Vpp و Vrms بود. در بخش دوم این تحقیق از روش عددی برای شبیه‌سازی و تحلیل سیستم پیشنهادی استفاده شده است. تأثیر پارامترهای مختلف بر ویژگی‌های سطح مشترک بررسی شده است. نتایج نشان داد که روند تغییرات پارامترهای سطح مشترک (شامل فشار و ارتفاع آن) با داده‌های تجربی همخوانی دارد. بنابراین می‌توان از این روش برای طراحی و پیش‌بینی عملکرد دستگاه برداشت انرژی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Energy Harvesting from Pool Boiling by Electromagnetic induction: Experimental Study and Numerical Simulation

نویسندگان [English]

  • Rasool Maroofiazar 1
  • maziar fahimi farzam 2
1 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
چکیده [English]

In this study, a method has been proposed for energy harvesting from waste heat. In the proposed system, a magnet was floated on the liquid in the coiled container and the system was placed on the heat source. By pool boiling of the liquid and according to the Faraday's law of induction, voltage was induced in the coil by movement of the magnet inside the vessel. Excess temperature, dimensions of the container, liquid height in the container and the frame shape and diameter have been selected as effective parameters. Effect of these parameters on peak-to-peak voltage and root mean square voltage have been investigated experimentally. Obtained results showed that the maximum energy was harvested at higher values of excess temperature, liquid height, coil turn and frame diameter with spherical frame shape. Highest measured parameters were 532 mV and 95.65 mV for Vpp and Vrms, respectively. In the second part of this study, the numerical method is used to simulate and analyze the proposed system. Effect of various parameters on interface characteristics has been investigated. The results showed that the trend of changes in the interface parameters, including its pressure and height, were consistent with experimental data. Therefore, this method can be used to design and predict the performance of the energy harvester.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy harvesting
  • Experimental investigation
  • Numerical modeling
  • Pool boiling
  • Electromagnetic