| Titre | Melting enhancement in a triple-tube latent heat storage system with sloped fins |
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| Auteur | Mahmoud, M Z; Mohammed, H I; Mahdi, J M; Bokov, D O; Ben Khedher, N; Alshammari, N K; Talebizadehsardari, P; Yaïci, W |
| Source | Nanomaterials vol. 11, issue 11, 3153, 2021 p. 1-25, https://doi.org/10.3390/nano11113153  Accès ouvert |
| Image |  |
| Année | 2021 |
| Séries alt. | Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20210581 |
| Éditeur | MDPI |
| Document | publication en série |
| Lang. | anglais |
| DOI | https://doi.org/10.3390/nano11113153 |
| Media | papier; en ligne; numérique |
| Formats | pdf; html |
| Sujets | Sciences et technologie |
| Illustrations | diagrammes; tableaux; diagrammes |
| Programme | CanmetÉNERGIE - Ottawa Bâtiments et groupe des renouvelables - Les systèmes d'énergie hybride |
| Diffusé | 2021 11 22 |
| Résumé | (disponible en anglais seulement)
Due to the potential cost saving and minimal temperature stratification, the energy storage based on phase-change materials (PCMs) can be a reliable approach
for decoupling energy demand from immediate supply availability. However, due to their high heat resistance, these materials necessitate the introduction of enhancing additives, such as expanded surfaces and fins, to enable their deployment in more
widespread thermal and energy storage applications. This study reports on how circular fins with staggered distribution and variable orientations can be employed for addressing the low thermal response rates in a PCM (Paraffin RT-35) triple-tube heat
exchanger consisting of two heat-transfer fluids flow in opposites directions through the inner and the outer tubes. Various configurations, dimensions, and orientations of the circular fins at different flow conditions of the heat-transfer fluid
were numerically examined and optimized using an experimentally validated computational fluid-dynamic model. The results show that the melting rate, compared with the base case of finless, can be improved by 88% and the heat charging rate by 34%,
when the fin orientation is downward-upward along the left side and the right side of the PCM shell. The results also show that there is a benefit if longer fins with smaller thicknesses are adopted in the vertical direction of the storage unit. This
benefit helps natural convection to play a greater role, resulting in higher melting rates. Changing the fins' dimensions from (thickness × length) 2 × 7.071 mm2 to 0.55 × 25.76 mm2 decreases the melting time by 22% and increases the heat charging
rate by 9.6%. This study has also confirmed the importance of selecting the suitable values of Reynolds numbers and the inlet temperatures of the heat-transfer fluid for optimizing the melting enhancement potential of circular fins with
downward-upward fin orientations. |
| Sommaire | (Résumé en langage clair et simple, non publié)
En raison des économies potentielles et de la stratification minimale de la température, le stockage d'énergie basé sur des matériaux à
changement de phase (MCP) peut être une approche fiable pour découpler la demande d'énergie de la disponibilité immédiate de l'approvisionnement. Cependant, en raison de leur haute résistance à la chaleur, ces matériaux nécessitent l'introduction
d'additifs améliorants, tels que des surfaces expansées et des ailettes, pour permettre leur déploiement dans des applications thermiques et de stockage d'énergie plus répandues. Cette étude rapporte comment des ailettes circulaires avec une
distribution échelonnée et des orientations variables peuvent être utilisées pour traiter les faibles taux de réponse thermique dans un échangeur de chaleur à trois tubes MCP composé de deux fluides caloporteurs circulant dans des directions opposées
à travers le tubes intérieur et extérieur. Diverses configurations, dimensions et orientations des ailettes circulaires à différentes conditions d'écoulement du fluide caloporteur ont été examinées numériquement et optimisées à l'aide d'un modèle
numérique de dynamique des fluides validé expérimentalement. Les résultats montrent que le taux de fusion, par rapport au cas de base sans ailettes, peut être amélioré de 88 % et le taux de charge thermique de 34 %, lorsque l'orientation des ailettes
est vers le bas et vers le haut le long du côté gauche et du côté droit du côté calandre de l'échangeur MPC. Les résultats montrent également qu'il y a un avantage à adopter des ailettes plus longues avec des épaisseurs plus faibles dans la direction
verticale de l'unité de stockage. Cet avantage aide la convection naturelle à jouer un rôle plus important, ce qui entraîne des taux de fusion plus élevés. Changer les dimensions des ailettes de (épaisseur × longueur) 2 × 7,071 mm2 à 0,55 × 25,76 mm2
diminue le temps de fusion de 22 % et augmente le taux de charge thermique de 9,6 %. Cette étude a également confirmé l'importance de sélectionner les valeurs appropriées des nombres de Reynolds et des températures d'entrée du fluide caloporteur pour
optimiser le potentiel d'amélioration de la fusion des ailettes circulaires avec des orientations d'ailettes vers le bas et vers le haut. |
| GEOSCAN ID | 329496 |
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