بررسی عددی یک سیستم مبتنی بر مواد تغییر فاز دهنده برای ذخیره انرژی در ساختمان با درنظر گرفتن ویژگی‌های هندسی فین‌های ادغام شده

Abstract

مواد تغییر فازدهنده (PCM) به دلیل توانایی در ذخیره و آزادسازی حرارت، کاربرد گسترده‌ای در افزایش بهره‌وری انرژی ساختمان‌ها و سیستم‌های حرارتی دارند. در این پژوهش، اثر افزودن فین‌های افقی و زاویه‌دار به مخازن حاوی PCM بر فرآیند ذوب و عملکرد حرارتی سیستم به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان داد که اضافه کردن فین‌ها با افزایش سطح تماس و تقویت جریان همرفتی، موجب تسریع ذوب و افزایش دمای متوسط مخزن می‌شود. میانگین کسر حجمی مایع پس از 600 ثانیه، در حالت‌های بدون فین، فین افقی، فین با زاویه 30+ و فین با زاویه 30- به ترتیب برابر با 27/0، 42/0، 40/0 و 39/0 بود. همچنین، دمای میانگین مخزن در این حالت‌ها به ترتیب به 58/0، 94/0، 92/0 و 93/0 (به صورت نرمال‌شده) رسید. در میان پیکربندی‌های مختلف، فین‌های افقی به دلیل ایجاد توزیع یکنواخت حرارتی، مناسب‌ترین گزینه برای دستیابی به ذوب کامل و پایدار هستند. فین‌های زاویه‌دار نیز بسته به جهت‌گیری، می‌توانند تمرکز انتقال حرارت را به نواحی بالایی (زاویه 30+ درجه) یا پایینی (زاویه 30- درجه) مخزن تسهیل کنند. این یافته‌ها بیانگر اهمیت طراحی هدفمند فین‌ها متناسب با نیازهای کاربردی و شرایط عملیاتی در بهینه‌سازی عملکرد سامانه‌های ذخیره انرژی حرارتی است.