پديد آورنده :
نوروزي، محمد
عنوان :
طراحي ساختاري پره براي بهبود انتقال حرارت در كپسول‌هاي PCM
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
يازده، 45ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
علي اكبر عالم رجبي
استاد مشاور :
محمدرضا سليم پور
توصيفگر ها :
سيستم ذخيره انرژي حرارتي , ماده تغيير فازدهنده , ذوب مقيد , تئوري ساختاري , پره , بهينهسازي انتقال حرارت , محفظه كروي
استاد داور :
محسن دوازده امامي، محمود اشرفي زاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/07/01
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/07/05
چكيده فارسي :
چكيده سيستمهاي ذخيره انرژي حرارتي مبتني بر مواد تغييرفازدهنده امروزه جايگاه ويژهاي در صنعت و زندگي روزمره انسانها دارد اين سيستمها با استفاده از انرژي نهان ماده تغييرفازدهنده كه در يك محفظه بسته در سيستم نگهداري ميشود انرژي را در خود ذخيره ميكنند با توجه به توسعه روزافزون اين سيستمها بحث بهينهسازي در آنها از اهميت ويژهاي برخوردار است دركار حاضر يك محفظه كروي حاوي ماده تغييرفازدهنده 05 RT شبيهسازي شده و فرآيند ذوب مقيد ماده تغييرفازدهنده در آن مورد بررسي قرار گرفت براي بهبود انتقال حرارت طي فرآيند تغيير فاز از يك پره مدو ر با ساختار شكل داخل محفظه استفاده شد پيكربندي اين پره با استفاده از چند مشخصه هندسي تعريف و تاثير تغييرات هر يك از اين مشخصهها روي عملكرد پره بررسي شد سپس بهكمك تئوري طراحي ساختاري و با استفاده از يك الگوريتم خاص معرفي شده بهينهترين ساختار پره از نظر زمان ذوب كامل ماده تغييرفازدهنده بدست آمد مزيت اين الگوريتم كاهش قابل توجه در هزينههاي محاسباتي است كه ميتوان در مطالعات بهينهسازي از آن استفاده كرد روش حل عددي مسئله با استفاده از دادههاي تجربي صحتسنجي شد كه نتايج حاصل از آن تطابق بسيار خوبي با نتايج آزمايشگاهي داشت نتايج بدست آمده حاكي از اين بود كه با استفاده از پره بهينهشده با درصد حجمي 5 1 زمان ذوب كامل ماده تغييرفازدهنده بيش از 14 نسبت به محفظه بدون پره كاهش مييابد كه معادل كارايي 86 1 براي اين پره است همچنين با افزايش مقدار حجم پره اين كاهش در زمان ذوب بيشتر هم ميشود بهطوري كه پرههاي 5 2 حجمي 5 3 حجمي و 5 4 حجمي زمان ذوب كامل ماده تغييرفازدهنده را به ترتيب 3 44 64 و 84 كاهش ميدهند با اين حال اما با توجه به اينكه حجم كل محفظه ثابت است افزايش مقدار پره سبب كاهش حجم ماده تغييرفازدهنده و در نتيجه كاهش ظرفيت ذخيرهسازي ميشود كه با توجه به هدف سيستم ذخيره انرژي حرارتي عملكرد سريعتر يا ظرفيت ذخيره سازي بيشتر بايد مقدار مطلوب درصد پره انتخاب شود كلمات كليدي سيستم ذخيره انرژي حرارتي ماده تغييرفازدهنده ذوب مقيد تئوري ساختاري پره بهينهسازي انتقال حرارت محفظه كروي
چكيده انگليسي :
Constructal Design of Fin to Improve Heat Transfer in PCM Capsules Mohammad Norouzi Mohammad norouzi@me iut ac ir Date of Submission August 11 2020 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Ali Akbar Alemrajabi rajabi@cc iut ac irAbstract Thermal energy storage TES systems based on phase change materials PCM have aspecific place in industry and daily life The TES systems store energy using PCM s latentheat which are packed within sealed container in the system Due to the increasingdevelopment of these systems the optimization issue in them is vital In the present work aspherical capsule containing RT 50 as a PCM was simulated and its constrained meltingprocess was investigated To improve heat transfer during the melting process acircumferentially fin with a shaped configuration inside the spherical capsule was used The configuration of the fin was defined with several geometric characteristics and theirchange effect on the fin performance were investigated After that the optimal finconfiguration in terms of complete melting duration CMD of the PCM was obtained byusing constructal design theory and a special introduced algorithm The advantage of thisalgorithm is a significant reduction in computational costs that can be used in optimizationstudies Numerical solution was validated using experimental data and the result was ingood agreement with them The results revealed that by using the optimized configurationfin with a volume percentage of 1 5 the CMD decreases more than 41 compared to theunfinned capsule which is equivalent to the efficiency of 1 68 for this configuration Inaddition to this the CMD decreases further by increasing fin volume So that the fins withvolume percentage of 2 5 3 5 and 4 5 reduce the CMD by 44 3 46 and 48 respectively However due to the fact that the total volume of the capsule is constant increasing the amount of fin reduces the volume of the PCM and the storage capacity consequently Hence according to the aim of TES system which is faster performance ormore storage capacity optimal fin percentage to be selected Keywords Thermal energy storage system Phase change materials constrained melting Constructaltheory Fin Heat transfer optimization spherical capsule
استاد راهنما :
علي اكبر عالم رجبي
استاد مشاور :
محمدرضا سليم پور
استاد داور :
محسن دوازده امامي، محمود اشرفي زاده
