بررسی عددی رفتار انجماد درون مبدل حرارتی سه لوله‌ای حاوی مواد تغییر فاز دهنده با استفاده از فین

در این مقاله به بررسی عددی رفتار انجماد ماده تغییر فاز دهنده در یک مبدل حرارتی سه لوله‌ای دو بعدی پرداخته شده است. فضای بین پوسته و لوله‌ها با rt82 به عنوان ماده تغییر فاز دهنده پر شده است و آب به عنوان سیال گرم در لوله‌ی داخلی و خارجی جریان دارد. هدف اصلی در این مطالعه بررسی تاثیر چیدمان‌های فین و افزودن نانو ذره cuo با درصد وزنی مختلف روی فرآیند انجماد ماده تغییر فاز دهنده است. همچنین مقایسه‌ای بین مبدل حرارتی سه لوله‌ای با فین و نانو ذره و مبدل حرارتی بدون فین و بدون نانو ذره، صورت پذیرفته است. در ادامه برای بررسی اثر تغییرات دمای سیال ورودی به عنوان پارامتر جریانی، مقایسه‌ای بین مبدل‌ در دمای مختلف صورت گرفته است. همچنین مقدار انرژی ذخیره شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده این واقعیت است با افزودن نانو ذره زمان انجماد برای تمامی مبدل‌های بررسی شده با فین نسبت به مبدل بدون فین کاهش یافته است. همچنین نتایج نشان می‌دهد، کاهش زمان انجماد نسبت به حالت بدون فین برای چیدمان‌های لوله داخلی(case b)، خارجی(case c)، هر دو لوله جانبی (case d)، هر دو لوله جانبی (case e) به ترتیب، %40، %57، 58% و %56 می‌باشد. همچنین با تغییر دمای سیال از 65 به 60 و 55 درجه سانتی‌گراد به ترتیب زمان انجماد تا %21 و %34 کاهش یافته است.

Numerical Investigation of the Behavior of Solidification in a Triplex Tube Heat Exchanger Containing Phase Change Material using Fin

In this paper three dimensional numerical study of solidification of phase change material (PCM) in a triplex tube heat exchanger is studied. Water is used as heat transfer fluid (HTF) which flows through the inner and outer tubes while the shell side is filled with RT82 as the PCM. The main purpose of this study is to investigate the effect of fin arrangement and the addition of CuO nanoparticles with different volume fractions on solidification behavior of phase change material. Also a comparison between triplex tube heat exchanger with fin and nanoparticles and triplex tube heat exchanger without fin and nanoparticles is done. Also, the amount of stored energy has been investigated. The results show that with the addition of nanoparticles, the solidification time for all heat exchanger with fines has decreased with respect to the without fin heat exchanger. The results also show that the reduction of solidification time compared to the without fin mode for interior pipe arrangement (Case B), for external pipe arrangement (Case C), both side pipes (Case D), and both side pipes (Case E), 40%, 57%, 58% and 56% respectively. Also, by changing the fluid temperature from 65 to 60 and 55 ° C, the solidification time decreased to 21% and 34%, respectively.