بررسی عددی تاثیر صفحۀ میانی سینوسی با طول موج متغیر بر بهبود فرایند ذوب یک مبدل حرارتی سه‌لوله‌ای قائم

در این پژوهش، به بررسی تاثیر صفحۀ میانی با طول موج متغیر بر فرایند ذوب یک مبدل حرارتی سه‌لوله‌ای قائم پرداخته می‌شود. محفظۀ میانی مبدل حرارتی از مادۀ تغییر فازدهنده پر شده است و آرایش سیال داغ ورودی غیرهمسوست. در پروژۀ حاضر از روش انتالپی-تخلخل ارائه‌شده در نرم‌افزار انسیس فلوئنت 2020 نسخۀ r2 برای مدل‌سازی فرایند تغییر فاز سیستم ذخیرۀ حرارتی استفاده شده است. همچنین رژیم جریان آرام فرض شده و میدان سرعت و فشار با استفاده از الگوریتم سیمپل کوپل شده‌اند. برای ارزیابی عددی میزان توانایی صفحۀ میانی سینوسی با طول موج متغیر در بهبود فرایند تغییر فاز مبدل حرارتی سه‌لوله‌ای، نتایج عددی حاصل از حالت‌های مختلف با طول موج‌ها و دامنه‌های گوناگون با نتایج عددی حالت بدون صفحۀ میانی مقایسه شده‌اند. بدین منظور عملکرد سیستم ذخیرۀ حرارتی با مقایسۀ توزیع‌های کسر حجمی سیال و دمای مادۀ تغییر فازدهنده، نرخ ذخیرۀ حرارتی و زمان ذوب حالت‌های مختلف ارزیابی شده است. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهند که در حضور صفحۀ میانی سینوسی با طول موج متغیر، دمای ذوب و انرژی حرارتی ذخیره‌شده به‌میزان 67/59 و 200 درصد نسبت به حالت در غیاب صفحۀ میانی به‌ترتیب کاهش و افزایش می‌یابند.

numerical investigation of the effect of sinusoidal middle plate with variable wavelength on enhancing the melting process of a vertical triple-tube heat exchange unit

in this research, the effects of a sinusoidal middle plate with variable wavelength on the melting process of a vertical triple-tube heat storage unit were investigated. the middle enclosure was filled with the phase change material (pcm) while the heat transfer fluids (htfs) passed through the inner and outer tubes. the enthalpy-porosity approach was applied in order to simulate the pcm phase change process, using ansys fluent 2020 r2 software. the flow regime was supposed to be laminar while the velocity and pressure fields were coupled using the simple approach. for the evaluation of the efficacy of the heat exchange unit with wavy middle plate, the outcomes of various scenarios were compared with those cases in the absence of the middle plate. therefore, the performance of the thermal energy unit was assessed via comparing the liquid fraction and temperature contours as well as the melting times and heat storage values of various scenarios. the numerical results showed that the sinusoidal middle plate with variable wavelength decreased the melting time by 67.59%, while the heat storage rate increased by 200% compared with the cases in the absence of the middle plate.