بررسی تجربی اثر ارتعاشات مکانیکی بر نرخ تشکیل یخ در فرایند انجماد آب در سامانه ذخیره‌ساز یخ روی کویل

راهکارهای مختلفی برای حل مشکل همزمانی پیک بار برودتی و ساعات اوج مصرف انرژی الکتریکی ارائه گردیده است. یکی از این راهکارها ذخیره‌سازی بار سرمایشی به صورت یخ در زمان کم باری می‌باشد. از انواع پرکاربرد سامانه‌های ذخیره‌سازی، می‌توان به سیستم ذخیره‌ساز یخ روی کویل اشاره کرد. اما نرخ انتقال حرارت پایین در این سامانه به عنوان یک چالش مطرح می‌باشد. با توجه به ضریب انتقال حرارت پایین یخ، با شروع شکل‌گیری یخ از انتقال حرارت بین مبرد درون کویل و مخزن کاسته می‌شود. لذا یک ایده در مورد افزایش نرخ انتقال حرارت این است که شروع انجماد مدتی به تاخیر انداخته شود تا همچنان سازوکارهای انتقال حرارت جابجایی طبیعی در مجاورت کویل حفظ شود. در پژوهش پیش رو به منظور بررسی این ایده از ارتعاشات مکانیکی برای به تاخیر انداختن شروع انجماد در سامانه ذخیره‌ساز یخ روی کویل، بهره گرفته شده است. با انجام آزمایش‌هایی اثر فاصله عرضی و طولی قرارگیری ویبراتور بر مقدار تولید یخ، در داخل مخزن ذخیره‌ساز سرما بررسی شد. نتایج نشان داد قرار دادن ویبراتور در وسط کویل نسبت به دو سر آن، منجر به افزایش بیشتری در مقدار یخ تشکیل شده می‌گردد. مشخص شد اعمال ارتعاشات مکانیکی باعث به تاخیر افتادن انجماد و دمای زیر سرد پایین‌تر می‌شود. همچنین نشان داده شد میزان یخ تشکیل شده تابعی از دمای زیرسرد و زمان تاخیر انجماد می‌باشد. در انتها، مقدار مصرف انرژی ویبراتور و کاهش مصرف انرژی در زمان بیش‌باری محاسبه گردید.

Experimental study of the effect of mechanical vibration on the water solidification rate in ice-on-coil energy storage system

Various solutions have been suggested to overcome the issue when cooling peak hours and electric energy consumption coincide. One of the solutions is to store the cooling load at offpeak hours. One of the most conventional types of storage systems is the iceoncoil storage system. The low heat transfer rate in this system is one of the challenges. Since the conduction heat transfer coefficient of ice is low, by starting the ice formation, the heat transfer between the refrigerant inside the coil and the reservoir rsquo;s water will reduce. One idea to increase the heat transfer rate is to postpone the starting time of the freezing process to keep active the natural convection mechanism. In the present study, mechanical vibration has been used to linger freezing initiation in iceoncoil energy storage system. The effect of longitudinal and lateral positioning of the probe, on the amount of temperature and initiation time of freezing as well as the amount and structure of formed ice has been investigated. The results revealed that placing the vibrator at the middle of coil over its two ends leads to further increase in the amount of formed ice. It is found that applying mechanical vibration can postpone the initiation time of the freezing process and decrease the subcooling temperature. Moreover, it is shown that the amount of ice formation is a function of subcooling temperature and initiation time of freezing. Finally, the energy consumption of the vibrator and the energy consumption reduction in peakhour are calculated.