تاثیر ویژگی‌های شبکه متخلخل آلومینیومی بر زمان ذوب کامل روغن نارگیل و یکنواختی دمای دیواره

در محفظه‌های حاوی ماده تغییرفازدهنده، دیواره‌های با شار گرمایی ثابت، افزایش دمای موضعی را تجربه می‌کنند. هدف پژوهش حاضر این است که با ثابت نگه‌داشتن ظرفیت گرمایی محفظه، زمان ذوب کامل کمینه شده و توزیع دما در دیواره گرم، یکنواخت باشد. در این مطالعه، شبکه متخلخل آلومینیومی، نیمی از محفظه حاوی روغن نارگیل به عنوان ماده تغییرفازدهنده را پُر کرده است. تاثیر مکان قرارگیری شبکه متخلخل، زاویه محفظه نسبت به افق، نسبت منظری محفظه، تراکم حفره‌های شبکه متخلخل، بر زمان ذوب کامل ماده تغییرفازدهنده، اختلاف دمای حداکثر دیواره با دمای میانگین و یکنواختی توزیع دما در دیواره گرم، به صورت عددی با نرم‌افزار ansys fluent بررسی شده است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که با افزایش تراکم حفره‌ها از 5 تا 20 حفره در اینچ، شاخص یکنواختی دما بیشتر می‌شود اما زمان لازم برای ذوب کامل ماده تغییرفازدهنده تا 12.6% افزایش می‌یابد. چنانچه مکان شبکه فلزی در نیمه پایینی محفظه باشد، کمترین زمان ذوب، معادل 2340 ثانیه را داراست. با افزایش نسبت منظری از 2 به 1 و سپس 0.5، شاخص یکنواختی دما بیشتر می‌شود اما زمان لازم برای ذوب کامل ماده تغییرفازدهنده تغییر چندانی نمی‌کند. تغییر زاویه محفظه نسبت به افق، تاثیر بسزایی بر شاخص یکنواختی توزیع دما ندارد اما بر زمان ذوب کامل بسیار موثر بوده به طوری که زمان ذوب در زاویه 30- درجه در مقایسه با 30+ درجه، 39% کمتر است. در نهایت، ترکیب بهینه این پارامترها، با روش تاگوچی تعیین شده است.

the effect of aluminum porous network characteristics on the complete melting time of coconut oil and the temperature uniformity of the wall

in enclosures containing phase change materials (pcms), walls subjected to a constant heat flux experience localized temperature rise. the objective of this study is to minimize the complete melting time while ensuring uniform temperature distribution on the heated wall, while maintaining the thermal capacity of the enclosure. in this study, an aluminum porous network occupies half of the enclosure containing coconut oil as the pcm. the effects of porous network placement, enclosure inclination angle relative to the horizontal, aspect ratio of the enclosure, and pore density of the porous structure on the complete melting time of the pcm, the maximum temperature deviation of the wall from the mean temperature, and the uniformity of the temperature distribution on the heated wall are numerically analyzed using ansys fluent.the results indicate that increasing the pore density from 5 to 20 pores per inch enhances temperature uniformity but increases the complete melting time by up to 12.6%. when the metallic network is positioned in the lower half of the enclosure, the shortest melting time of 2340 seconds is achieved. increasing the aspect ratio from 2 to 1 and then to 0.5 improves temperature uniformity but has minimal impact on the complete melting time. the enclosure inclination angle has a significant influence on the complete melting time but a negligible effect on temperature uniformity. specifically, at an inclination of -30 degrees, the melting time is 39% shorter than at +30 degrees. finally, the optimal combination of these parameters is determined using the taguchi method.