بررسی عددی ذوب شدن مواد تغییر فاز دهنده نانو درون محفظه‌ی مثلثی

Abstract

در این مقاله به بررسی عددی رفتار ذوب مواد تغییر فاز دهنده در یک مبدل حرارتی دو لوله‌ای دو بعدی پرداخته شده است. فضای داخلی بین پوسته و لوله با استفاده از N-eicosane و ذرات مس به ترتیب به‌عنوان مواد تغییر فاز دهنده و نانو ذرات پر شده است و آب به عنوان سیال گرم در لوله داخلی جریان دارد. مطالعات عددی برای سه عدد استفان مختلف 05/0، 1/0و 2/0 انجام شده است. برای بررسی اثر نانو ذرات در سرعت انتقال حرارت، ذرات مختلفی از نانوذرات مس به مواد تغییر فاز دهنده پایه افزوده شده است. میزان افزایش عملکرد انتقال حرارت نانو ذرات در حالت جامد بیشتر از حالت مایع در جریان آرام و انتقال حرارت طبیعی بوده است. همچنین اثر آنتروپی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که نانوذرات باعث افزایش هدایت حرارتی مواد تغییر فازدهنده نانو نسبت به مواد تغییر فازدهنده معمولی می‌شود. زمان ذوب مواد تغییر فاز دهنده با افزایش دما از 40 به 45 و 55 درجه سانتی‌گراد باعث کاهش زمان ذوب تا 53 و 76 درصد می‌گردد. همچنین افزایش نانو ذره با کسر حجمی 04/0 به مواد تغییر فاز دهنده در این سه دما باعث کاهش زمان ذوب تا20 درصد می‌گردد. افزایش هدایت حرارتی مؤثر در کاهش تولید آنتروپی سیستم، بسیار بیشتر از کاهش گرمای ویژه و حرارت نهان نانو مواد تغییر فاز دهنده است.