اثر جهت جریان سیال انتقال گرما بر عملکرد گرمایی مخازن عمودی پوسته و لوله حاوی ماده تغییرفازدهنده هنگام فرآیندهای ذخیره‌سازی و تخلیه

در این مطالعه، با استفاده از شبیه‌سازی عددی، اثر جهت جریان سیال انتقال گرما بر عملکرد گرمایی مخزن عمودی حاوی ماده تغییرفازدهنده از نوع پوسته و لوله در هنگام فرآیندهای ذخیره‌سازی و تخلیه بررسی شده است. سه ضخامت مختلف اما با حجم یکسان برای ناحیه پوسته در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که با کاهش ضخامت پوسته، به دلیل افزایش طول و سطح تبادل گرمایی و کاهش مقاومت رسانش گرمایی داخل ماده تغییرفازدهنده، زمان ذوب و انجماد کاهش می‌یابد. به طوری که با کاهش قطر پوسته از cm 2.2 به cm 1.9، زمان ذوب به میزان 32% و زمان انجماد به میزان 39% کاهش می‌یابد. همچنین نتیجه‌گیری شد که اگرچه تغییر جهت جریان از رو به پایین به رو به بالا در هنگام ذوب، زمان ذوب کامل را تا 15.9% کاهش می‌دهد، جهت جریان رو به پایین به دلیل عملکرد بهتر در ذخیره‌سازی انرژی گرمایی محسوس، دارای نرخ بالاتری از ذخیره‌سازی انرژی گرمایی است. در مورد فرآیند انجماد نیز نتیجه مشابهی برای عملکرد بهتر جریان رو به بالا در تخلیه انرژی به دست آمد.

effect of heat transfer fluid flow direction on the thermal performance of vertical shell-and-tube heat storage tanks containing phase change material during charging and discharging processes

in this study, using numerical simulation, the effect of the heat transfer fluid flow direction on the thermal performance of a vertical shell-and-tube storage tank containing phase change material (pcm) was investigated during the charging and discharging processes. three different shell thicknesses, but with the same volume, were considered. the results showed that with a decrease in shell thickness, due to the increased length and heat exchange surface area and the reduction in thermal conduction resistance withinthe pcm, the melting and freezing times decreased. specifically, by reducing the shell diameter from 2.2 cm to 1.9 cm, the meltingtime decreased by 32% and the freezing time by 39%. it was also concluded that although changing the flow direction fromdownward to upward during melting reduces the total melting time by 15.9%, the downward flow direction, due to its betterperformance in storing sensible thermal energy, exhibits a higher rate of thermal energy storage. a similar result was obtained forthe freezing process, where upward flow showed better performance in energy discharge.