| Titre | Investigation of heat transfer enhancement in a triple tube latent heat storage sytem using circular fins with inline and staggered arrangements |
| |
| Auteur | Sun, X; Mohammed, H I ; Ebrahimnataj Tiji, M; Mahdi, J M; Majdi, H S; Wang, Z; Talebizadehsardari, P; Yaici, W |
| Source | Nanomaterials vol. 11, 2021 p. 1-25, https://doi.org/10.3390/nano11102647  Accès ouvert |
| Image |  |
| Année | 2021 |
| Séries alt. | Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20210546 |
| Éditeur | MDPI |
| Document | publication en série |
| Lang. | anglais |
| DOI | https://doi.org/10.3390/nano11102647 |
| Media | papier; en ligne; numérique |
| Formats | pdf |
| Sujets | énergie; fusion partielle; Sciences et technologie |
| Illustrations | modèles schématiques; graphiques; tableaux |
| Programme | CanmetÉNERGIE - Ottawa Bâtiments et groupe des renouvelables - Les systèmes d'énergie hybride |
| Diffusé | 2021 10 09 |
| Résumé | (disponible en anglais seulement)
Inherent fluctuations in the availability of energy from renewables, particularly solar, remain a substantial impediment to their widespread deployment
worldwide. Employing phasechange materials (PCMs) as media, saving energy for later consumption, offers a promising solution for overcoming the problem. However, the heat conductivities of most PCMs are limited, which severely limits the energy
storage potential of these materials. This study suggests employing circular fins with staggered distribution to achieve improved thermal response rates of PCM in a vertical triple-tube heat exchanger involving two opposite flow streams of the
heat-transfer fluid (HTF). Since heat diffusion is not the same at various portions of the PCM unit, different fin configurations, fin dimensions and HTF flow boundary conditions were explored using computational studies of melting in the PCM
triple-tube system. Staggered configuration of fin distribution resulted in significant increases in the rates of PCM melting. The results indicate that the melting rate and heat charging rate could be increased by 37.2 and 59.1%, respectively, in
the case of staggered distribution. Furthermore, the use of lengthy fins with smaller thickness in the vertical direction of the storage unit resulted in a better positive role of natural convection; thus, faster melting rates were achieved. With fin
dimensions of 0.666 mm x 15 mm, the melting rate was found to be increased by 23.6%, when compared to the base case of 2 mm x5 mm. Finally, it was confirmed that the values of the Reynolds number and inlet temperatures of the HTF had a significant
impact on melting time savings when circular fins of staggered distribution were included. |
| Sommaire | (Résumé en langage clair et simple, non publié)
Les fluctuations inhérentes à la disponibilité de l'énergie provenant des énergies renouvelables, en particulier l'énergie solaire, restent un
obstacle important à leur déploiement à grande échelle dans le monde. L'utilisation de matériaux à changement de phase (MCP) comme support, économisant de l'énergie pour une consommation ultérieure, offre une solution prometteuse pour surmonter le
problème. Cependant, les conductivités thermiques de la plupart des PCM sont limitées, ce qui limite considérablement le potentiel de stockage d'énergie de ces matériaux. Cette étude suggère d'utiliser des ailettes circulaires à distribution
échelonnée pour obtenir des taux de réponse thermique améliorés de PCM dans un échangeur de chaleur vertical à trois tubes impliquant deux flux opposés du fluide caloporteur (FC). Étant donné que la diffusion de la chaleur n'est pas la même dans
différentes parties de l'unité de MPC, différentes configurations d'ailettes, dimensions d'ailettes et conditions aux limites d'écoulement du FC ont été explorées à l'aide de simulations numériques de la fusion dans le système à trois tubes de MPC.
La configuration échelonnée de la distribution des ailettes a entraîné des augmentations significatives des taux de fusion du MCP. Les résultats indiquent que le taux de fusion et le taux de charge thermique pourraient être augmentés de 37,2 et 59,1
%, respectivement, dans le cas d'une distribution échelonnée. De plus, l'utilisation d'ailettes longues avec une épaisseur plus faible dans le sens vertical de l'unité de stockage a entraîné un meilleur rôle positif de la convection naturelle ; et
donc des taux de fusion plus rapides ont été atteints. Avec des dimensions d'ailettes de 0,666 mm × 15 mm, la vitesse de fusion s'est avérée augmentée de 23,6 %, par rapport au cas de base de 2 mm × 5 mm. Enfin, il a été confirmé que les valeurs du
nombre de Reynolds et des températures d'entrée du fluide caloporteur avaient un impact significatif sur les gains de temps de fusion lorsque des ailettes circulaires de distribution décalée étaient incluses. |
| GEOSCAN ID | 329440 |
|
|