Воҳиди нигоҳдории гармии тағйири фазаи навъи мумхона системаи нигоҳдории гармии ниҳонӣ мебошад, ки маводи тағйири фазаро (Phase Change Material, PCM) дар ҳуҷайраҳои шашкунҷаи паҳншуда нигоҳ медорад ва тавассути моеъи интиқолдиҳандаи гармӣ (Heat Transfer Fluid, HTF), ки аз гирди ин ҳуҷайраҳо мегузарад, гармиро захира мекунад. Ин таҳқиқ бо нигоҳ доштани тақрибан якхелаи миқдори умумии PCM сохторҳои 4, 9, 16 ва 25-ҳуҷайраро бо модели дуандозаи CFD муқоиса кардааст; инчунин ҳарорати вурудии HTF, суръати вуруд ва навъи моеъро тағйир додааст. Афзоиши шумораи ҳуҷайраҳо ва баланд кардани ҳарорати вуруд зарядшавиро ба таври назаррас тезонидааст, дар ҳоле ки таъсири суръати вуруд хаттӣ набуда, дар шароити баррасишуда 0,01 m/s беҳтарин натиҷаи умумиро додааст. Бо вуҷуди ин, таҳқиқ озмоиши зарфи сеандозаи миқёси пурра нест, балки модели муқоисавии дуандозаи ададӣ мебошад.
Вақте сохтори 4-ҳуҷайра ҳамчун истинод гирифта шуд, вақти расидани фраксияи миёнаи моеъ ба 0,8 дар сохторҳои 9, 16 ва 25-ҳуҷайра мутаносибан %58,3, %73,9 ва %83,5 кам гардид. Дар охири 9000 s сохтори 25-ҳуҷайра 5446,83 kJ гармии умумиро нигоҳ дошт, дар ҳоле ки сохтори 4-ҳуҷайра 2644,76 kJ нигоҳ дошт; фарқ %106,0 буд.
Дар сохтори 25-ҳуҷайра баланд кардани ҳарорати вурудии HTF аз 338 K то 343 K ва 348 K вақти обшавии пурраро аз 23.236 s мутаносибан то 16.876 s ва 13.371 s кам кард. Дар ҳамин шароит, дар охири 9000 s гармии умумии захирашуда аз 5446,82 kJ то 6239,53 ва 6911,76 kJ афзуд.
Баланд кардани суръати вуруд аз 0,003 m/s то 0,01 m/s зарядшавиро тезонд, аммо афзоишҳои минбаъда то 0,1 ва 0,15 m/s боиси коҳиши сабуки нишондиҳандаҳо шуданд. Дар байни об, пропиленгликол ва этиленгликол беҳтарин натиҷаро об нишон дод; аммо фарқи байни се HTF нисбат ба таъсири шумораи ҳуҷайраҳо ва ҳарорати вуруд хурд аст.
Масъалаи асосии таҳқиқ
Маводҳои тағйири фаза азбаски ҳангоми гузариши фазаи сахт-моеъ миқдори зиёди гармии ниҳониро захира карда метавонанд, унсурҳои нигоҳдорие мебошанд, ки дар гармидиҳии дастгиришавандаи офтобӣ, истеҳсоли оби гарм ва системаҳои энергияи тозаи ҳарорати паст пешниҳоди энергия ва талаботро ба вақтҳои гуногун интиқол дода метавонанд. Бо вуҷуди ин, гармигузаронии пасти PCM, махсусан дар ҳаҷми калони PCM, метавонад пешрафти фронти обшавиро суст кунад.
Аз ин рӯ, на танҳо кадом PCM истифода мешавад, балки чӣ гуна дар дохили воҳиди нигоҳдорӣ тақсим шудани PCM низ вақти зарядшавиро муайян мекунад. Сохтори мумхона PCM-ро ба минтақаҳои хурдтар тақсим мекунад ва роҳҳои гузариши HTF-ро мунтазам паҳн менамояд. Саволи асосии таҳқиқ ин аст, ки ҳангоми тақрибан собит нигоҳ доштани миқдори умумии PCM, танҳо зиёд кардани шумораи ҳуҷайраҳо ба интиқоли гармӣ ва рафтори обшавӣ то чӣ андоза таъсир мерасонад.
Холигии адабиёт дар таҳқиқ
Таҳқиқоти қаблӣ ба шаклҳои гуногуни капсула, геометрияи ҳуҷайраҳои алоҳидаи мумхона, самтгирии ҳуҷайра, парраҳои гармигузарони мумхона ё ҳароратҳои мушаххаси HTF тамаркуз кардаанд. Ин таҳқиқ бошад дар сатҳи зарф, дар шароити захираи тақрибан якхелаи PCM, шумораи ҳуҷайраҳои шашкунҷаи паҳншударо аз 4 то 25 тағйир дода, мекӯшад таъсири тақсимбандии геометриро аз таъсири миқдори PCM ҷудо намояд.
Илова бар ин, шумораи ҳуҷайраҳо танҳо баррасӣ нашудааст; ҳарорати вурудии HTF, суръати вуруд ва навъи моеъ низ дар доираи ҳамон зерсохтори модел муқоиса шудаанд. Ба ин васила ҳадаф муайян кардани аҳамияти нисбии параметрҳои геометрӣ ва корӣ буд.
Геометрияи мумхона
Андозаҳои дохилии зарфи модел 500 mm × 450 mm × 400 mm ва ҳаҷми дохилӣ 0,0900 m³ мебошанд. Модели ададӣ буриши арзиро ба таври дуандоза ифода мекунад. Қабул шудааст, ки ҳуҷайраҳо дар тӯли меҳвар 400 mm дарозӣ ва буриши тағйирнаёбанда доранд.
| Шумораи ҳуҷайраҳо | Дарозии тарафи шашкунҷа | Ҳаҷми умумии PCM | Массаи тахминии PCM | Ҳиссаи ҳаҷмии PCM дар зарф |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 80,00 mm | ≈0,02660 m³ | ≈26,34 kg | ≈%29,56 |
| 9 | 53,33 mm | ≈0,02660 m³ | ≈26,34 kg | ≈%29,56 |
| 16 | 40,00 mm | ≈0,02660 m³ | ≈26,34 kg | ≈%29,56 |
| 25 | 32,00 mm | ≈0,02660 m³ | ≈26,34 kg | ≈%29,56 |
Масоҳати умумии буриши арзии шашкунҷаҳо:
\[ A_{\mathrm{PCM}} = N\left(\frac{3\sqrt{3}}{2}\right)a^2 \approx 0.06651\ \mathrm{m^2} \]
ба таври собит нигоҳ дошта шудааст. Дар ин ҷо \(N\) шумораи ҳуҷайраҳо ва \(a\) дарозии тарафи шашкунҷаро ифода мекунад.
Масоҳати буриши зарф:
\[ A_{\mathrm{tank}}=0.500\times0.450=0.225\ \mathrm{m^2} \]
аз ин рӯ ҳиссаи ҳаҷмии PCM:
\[ \phi_{\mathrm{PCM}}= \frac{A_{\mathrm{PCM}}}{A_{\mathrm{tank}}} = \frac{0.06651}{0.225} \approx29.56\% \]
ба даст меояд. Дар таҳқиқ арзиши %29,56 коэффисиенти алоҳидаи оптималии пуркунӣ нест; он натиҷаи геометрияи интихобшуда барои нигоҳ доштани захираи тақрибан собити PCM мебошад.
Чаро Афзоиши Шумораи Ҳуҷайраҳои Мумхона Зарядшавии PCM-ро Тезонд?
Дар таҳқиқ афзоиши шумораи ҳуҷайраҳо PCM-ро ба минтақаҳои хурдтар тақсим намуда, сатҳи самараноки интиқоли гармиро зиёд ва масофаи хосси интиқоли гармиро кӯтоҳ кардааст; муаллифон инчунин қайд мекунанд, ки роҳҳои хурдтари мобайнии HTF минтақаҳои ҷараёни рукудро кам намуда, муқовимати маҳаллии конвективиро паст мекунанд. Ин механизмҳо баландшавии тезтар ва якхелатари ҳароратро дар сохтори 25-ҳуҷайра ва ҳамзамон пешрафти тезтари фронти обшавиро шарҳ медиҳанд.
Маводи тағйири фаза: RT54HC
Ҳамчун маводи нигоҳдорӣ RT54HC истифода шудааст. Ҳароратҳои сахтшавӣ/моеъшавии мавод тақрибан дар ҳудуди 326–327 K буда, гармии ниҳонии обшавӣ 200.000 J/kg мебошад.
| Хусусият | RT54HC | Об | Этиленгликол | Пропиленгликол |
|---|---|---|---|---|
| Ҳарорати тағйири фаза | 326 K сахт / 327 K моеъ | - | - | - |
| Зичӣ | 990 / 850 kg/m³ | 998,2 kg/m³ | 1111,4 kg/m³ | 1045,52 kg/m³ |
| Гармигузаронӣ | 0,2 W/(m·K) | 0,6 W/(m·K) | 0,252 W/(m·K) | 0,359 W/(m·K) |
| Гармии хос | 2000 J/(kg·K) | 4182 J/(kg·K) | 2415 J/(kg·K) | 3513 J/(kg·K) |
| Гармии ниҳонии обшавӣ | 200.000 J/kg | - | - | - |
| Часпакнокии динамикӣ | 0,0073 kg/(m·s) | 0,001003 kg/(m·s) | 0,0157 kg/(m·s) | 0,00834 kg/(m·s) |
| Коэффисиенти тавсеаи гармӣ | 3,08 × 10−4 K−1 | - | - | - |
13 шарти муқоисаи ададӣ
| Ҳолат | Шумораи ҳуҷайраҳо | Суръати вуруд | Ҳарорати вуруд | HTF |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 4 | 0,1 m/s | 338 K | Об |
| 2 | 9 | 0,1 m/s | 338 K | Об |
| 3 | 16 | 0,1 m/s | 338 K | Об |
| 4 | 25 | 0,1 m/s | 338 K | Об |
| 5 | 25 | 0,1 m/s | 343 K | Об |
| 6 | 25 | 0,1 m/s | 348 K | Об |
| 7 | 25 | 0,003 m/s | 338 K | Об |
| 8 | 25 | 0,005 m/s | 338 K | Об |
| 9 | 25 | 0,01 m/s | 338 K | Об |
| 10 | 25 | 0,15 m/s | 338 K | Об |
| 11 | 25 | 0,1 m/s | 348 K | Об |
| 12 | 25 | 0,1 m/s | 348 K | Этиленгликол |
| 13 | 25 | 0,1 m/s | 348 K | Пропиленгликол |
Ҳолати 6 ва Ҳолати 11 ҳамон шарти кори ададиро доранд. Ин шарти умумии об ҳамчун истиноди ҳарорати болоӣ барои муқоисаи ҳарорати вуруд ва ҳамчун истиноди об барои муқоисаи навъи моеъ дубора истифода мешавад.
Фарзияҳои асосии модели ададӣ
- PCM-и моеъ ва HTF моеъҳои фишорнопазири навъи Нютонӣ мебошанд.
- Конвексияи табиӣ дар PCM-и моеъ бо равиши Boussinesq модел шудааст.
- Тағйири ҳаҷм дар гузариши фазаи сахт-моеъ дар модели асосӣ сарфи назар шудааст.
- Девори капсулаи PCM ҳамчун интерфейси гармии ғафсиаш сифр баррасӣ шудааст.
- Муқовимати гармӣ ва иқтидори гармии девори капсула модел нашудааст.
- Талафи гармӣ аз деворҳои берунии зарф ба муҳит сарфи назар шудааст.
- Дар интерфейси PCM–HTF ҳарорат ва ҷараёни нормалии гармӣ пайвастаанд; гузариши масса аз интерфейс вуҷуд надорад.
Муодилаҳои бақо барои HTF
Муодилаи пайвастагӣ барои моеъи интиқолдиҳандаи гармӣ:
\[ \nabla\cdot\vec{u}=0 \]
Муодилаи импулс:
\[ \rho_{\mathrm{HTF}} \frac{\partial\vec{u}}{\partial t} + \rho_{\mathrm{HTF}}\vec{u}\cdot(\nabla\cdot\vec{u}) = -\nabla p+ \mu_{\mathrm{HTF}}\nabla^2\vec{u} \]
Муодилаи энергия:
\[ \rho_{\mathrm{HTF}}c_{\mathrm{HTF}} \frac{\partial T}{\partial t} + \rho_{\mathrm{HTF}}c_{\mathrm{HTF}} \vec{u}\cdot\nabla T = \nabla\cdot \left( \lambda_{\mathrm{HTF}}\nabla T \right) \]
Дар ин ҷо \(\vec{u}\) вектори суръат, \(t\) вақт, \(\rho_{\mathrm{HTF}}\) зичӣ, \(c_{\mathrm{HTF}}\) гармии хос, \(\lambda_{\mathrm{HTF}}\) гармигузаронӣ, \(p\) фишор ва \(T\) ҳарорат мебошанд.
Модели энталпия-порознокӣ барои PCM
Муодилаи пайвастагии PCM низ:
\[ \nabla\cdot\vec{u}=0 \]
мебошад.
Муодилаи импулси PCM дар манбаъ ба шакли зерин таъриф шудааст:
\[ \rho_{\mathrm{PCM}} \frac{\partial\vec{u}}{\partial t} + \rho_{\mathrm{PCM}}\vec{u}\cdot(\nabla\cdot\vec{u}) = -\nabla p + \mu_{\mathrm{PCM}}\nabla^2\vec{u} + \rho_{\mathrm{PCM}}\alpha_v(T-T_m)\vec{g} - A_{\mathrm{mush}} \frac{(1-\beta)^2}{\beta^3+\varepsilon}\vec{u} \]
Ҳади охирин ҳади муқовимати минтақаи mushy zone-и сахт-моеъ дар усули энталпия-порознокӣ мебошад. Ҳангоми наздик шудан ба минтақаи сахт фраксияи моеъ \(\beta\) кам мешавад ва муқовимате, ки ҷараёнро маҳдуд мекунад, меафзояд. Дар манбаъ \(A_{\mathrm{mush}}=10^5\ \mathrm{kg/(m^3\,s)}\) ва \(\varepsilon=0,001\) истифода шудаанд.
Муодилаи энергияи PCM:
\[ \rho_{\mathrm{PCM}} \frac{\partial H}{\partial t} + \rho_{\mathrm{PCM}}\nabla\cdot(\vec{u}H) = \nabla\left(\lambda_{\mathrm{PCM}}\nabla T\right) \]
мебошад. \(H\) энталпияи хоси PCM мебошад.
Фраксияи моеъ
Фраксияи моеъ дар минтақаи тағйири фаза:
\[ \beta= \begin{cases} 0, & T\leq T_s\\ \dfrac{T-T_s}{T_l-T_s}, & T_s<T<T_l\\ 1, & T\geq T_l \end{cases} \]
ҳисоб шудааст. \(T_s\) ҳарорати solidus ва \(T_l\) ҳарорати liquidus мебошад. Аз ин рӯ, \(\beta=0\) PCM-и комилан сахт ва \(\beta=1\) PCM-и комилан моеъро ифода мекунад.
Энталпияи хоси PCM
Дар манбаъ энталпияи хос:
\[ H= h_{\mathrm{ref}} + c_p(T-T_{\mathrm{ref}}) + \beta L \]
дода шудааст. Ду ҳади аввал ҷузъи гармии ҳисшавандаро, \(\beta L\) бошад саҳми гармии ниҳонӣ дар тағйири фазаро ифода мекунад. \(L\) гармии ниҳонии обшавии PCM мебошад.
Шартҳои сарҳадӣ
Деворҳои росткунҷаи берунӣ адиабатӣ қабул шудаанд:
\[ \frac{\partial T}{\partial x} = \frac{\partial T}{\partial y} = 0 \]
Аммо интерфейсҳои PCM–HTF адиабатӣ нестанд. Пайвастагии маҳаллии ҳарорат:
\[ T_{\mathrm{HTF}}\big|_{\Gamma} = T_{\mathrm{PCM}}\big|_{\Gamma} \]
ва бақои ҷараёни нормалии гармӣ:
\[ -k_{\mathrm{HTF}} \frac{\partial T_{\mathrm{HTF}}}{\partial n} \bigg|_{\Gamma} = -k_{\mathrm{PCM}} \frac{\partial T_{\mathrm{PCM}}}{\partial n} \bigg|_{\Gamma} \]
бо ин шартҳо татбиқ шудаанд. Баробарии ин ҳароратҳои маҳаллии интерфейс маънои онро надорад, ки ҳарорати миёнаи массаи HTF бо ҳарорати миёнаи дохилии PCM дар ҳар лаҳза баробар аст.
Ҳалкунандаи CFD ва танзимоти ададӣ
Дар ҳалли дуандозаи CFD модели стандартии турбулентии \(k-\varepsilon\) истифода шудааст. Пайвасти фишор-суръат бо алгоритми SIMPLE ҳал шуда, дар муодилаҳои масса, импулс ва энергия дискретизатсияи upwind-и дараҷаи дуюм татбиқ шудааст.
Омилҳои релаксатсия барои импулс, ислоҳи фишор, энергия ва фраксияи обшавӣ мутаносибан 0,7; 0,3; 1 ва 0,6 мебошанд.
Минтақаи HTF бо унсурҳои чоркунҷаи сохторбандишуда, минтақаҳои PCM бошад бо унсурҳои секунҷаи сохторбандинашуда барои мутобиқ шудан ба сарҳадҳои шашкунҷа торбандӣ шудаанд. Барои ҳалли градиентҳои калони ҳарорат дар интерфейсҳои PCM–HTF маҳаллан майда кардани тор татбиқ шудааст.
Мустақилияти тор ва қадами вақт
Мустақилияти тор бо торҳои 19.214, 35.223 ва 76.913 ҳуҷайра; мустақилияти қадами вақт бо қиматҳои 0,5, 1 ва 2 s санҷида шудааст. Дар ҳисобҳои ниҳоӣ бо назардошти дақиқӣ ва хароҷоти ҳисоббарорӣ 76.913 ҳуҷайраи тор ва қадами вақти 1 s истифода шудааст.
Қимати minimum orthogonal quality-и тори ниҳоӣ 0,467 ва қимати maximum aspect ratio 4,35 гузориш шудааст.
Санҷиши дурустии модел
Модели CFD бо маълумоти ҳароратии озмоиши обшавии ҳалқавии PCM аз адабиёт муқоиса шудааст. Ҳангоми арзёбии якҷояи се мавқеи гуногуни радиалии мушоҳида:
| RMSE | 1,240 K |
|---|---|
| R² | 0,9725 |
| MAPE | %1,876 |
Ин санҷиш озмоиши маводии махсус барои RT54HC нест. Манбаъ ин муқоисаро барои санҷидани он истифода мебарад, ки оё механизмҳои асосии физикӣ, аз ҷумла гармигузаронӣ, конвексияи табиӣ, ҷабби гармии ниҳонӣ ва ҳаракати интерфейси сахт-моеъ ба таври қобили қабул ифода шудаанд ё не.
Чаро Таъсири Суръати Вуруд Хаттӣ Нест?
Дар геометрияи мумхонаи баррасишуда баланд кардани суръати вуруд аз 0,003 m/s то 0,01 m/s интиқоли конвективии гармӣ ва зарядшавии умумиро беҳтар кардааст, аммо баланд кардани суръат ба ҳудуди 0,1–0,15 m/s фоидаи иловагӣ надода, дар баъзе нишондиҳандаҳо ба каме бадшавӣ овардааст. Манбаъ механизми дақиқи инро таҷрибавӣ исбот намекунад ва ҳамчун шарҳи эҳтимолӣ нобаробартар шудани тақсимоти HTF ба ҳамаи ҳуҷайраҳои PCM ҳангоми суръатҳои ҳаҷмии баландтарро нишон медиҳад.
Натиҷаҳое, ки таҳқиқ дастгирӣ мекунад ва намекунад
| Он чизе ки таҳқиқ дастгирӣ мекунад | Он чизе ки таҳқиқ танҳо худаш дастгирӣ намекунад |
|---|---|
| Ҳангоми тақрибан якхелаи миқдори PCM, афзоиши шумораи ҳуҷайраҳо дар модели баррасишуда зарядшавӣ ва обшавиро тезонд. | Ин ки ҳуҷайраи шашкунҷа дар байни ҳамаи геометрияҳои имконпазири PCM тезтарин ё ба таври универсалӣ беҳтарин геометрия аст. |
| Сохтори 25-ҳуҷайра нисбат ба сохтори 4-ҳуҷайра дар 9000 s гармии истифодашавандаи бештар захира кард. | Ин ки сохтори 25-ҳуҷайра иқтидори назариявии максималии энергияи PCM-ро ду баробар мекунад. |
| Баланд кардани ҳарорати вуруд дар диапазони баррасишуда обшавӣ ва зарядшавиро тезонд. | Ин ки баланд кардани бемаҳдуди ҳарорат ҳамеша беҳтар ё бехатар аст. |
| 0,01 m/s дар байни суръатҳои баррасишуда беҳтарин нишондиҳандаи умумии зарядшавиро дод. | Ин ки 0,01 m/s барои геометрияҳои гуногуни зарф ё системаҳои насосӣ оптимуми универсалӣ аст. |
| Об дар байни се HTF-и баррасишуда баландтарин нишондиҳандаи зарядшавиро дод. | Ин ки бо назардошти муҳофизат аз яхкунӣ, энергияи насос, арзиш ё кори саҳроӣ об дар ҳама татбиқҳо беҳтарин моеъ аст. |
| Модели дуандоза бо маълумоти ҳароратии таҷрибавии адабиёт мувофиқати хуб нишон дод. | Ин ки кори зарфи сеандозаи миқёси пурра, коллектори вуруд/баромад ва таъсирҳои девори ниҳоӣ мустақиман тасдиқ шудаанд. |
Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот
Таъсири шумораи ҳуҷайраҳо ба ҳарорати миёна
Дар сохтори 4-ҳуҷайра барои расидани ҳарорати миёнаи PCM ба 330 K, 31.117 s лозим шуд. Дар сохторҳои 9, 16 ва 25-ҳуҷайра ин вақтҳо мутаносибан 16.005, 10.803 ва 6541 s буданд.
| Шумораи ҳуҷайраҳо | Вақт | Коҳиш нисбат ба 4 ҳуҷайра |
|---|---|---|
| 4 | 31.117 s | Истинод |
| 9 | 16.005 s | %48,6 |
| 16 | 10.803 s | %65,3 |
| 25 | 6541 s | %79,0 |
Таъсири шумораи ҳуҷайраҳо ба вақти обшавӣ
Вақти лозим барои расидани фраксияи миёнаи моеъ ба 0,8:
| Шумораи ҳуҷайраҳо | Вақт | Коҳиш нисбат ба 4 ҳуҷайра |
|---|---|---|
| 4 | 71.423 s | Истинод |
| 9 | 29.788 s | %58,3 |
| 16 | 18.668 s | %73,9 |
| 25 | 11.806 s | %83,5 |
Муқоисаи шумораи ҳуҷайраҳо дар 9000 s
| Ҳуҷайра | Суръати миёнаи нигоҳдории гармӣ | Гармии хоси захирашуда | Гармии ҳисшаванда | Гармии ниҳонӣ | Гармии умумии захирашуда |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 | 0,29 kW | 100,43 kJ/kg | 1309,49 kJ | 1335,27 kJ | 2644,76 kJ |
| 9 | 0,43 kW | 145,45 kJ/kg | 1588,99 kJ | 2241,54 kJ | 3830,53 kJ |
| 16 | 0,50 kW | 171,38 kJ/kg | 1660,80 kJ | 2852,62 kJ | 4513,42 kJ |
| 25 | 0,61 kW | 206,82 kJ/kg | 1734,55 kJ | 3712,28 kJ | 5446,83 kJ |
Ҳангоми гузаштан аз 4 ҳуҷайра ба 25 ҳуҷайра, дар охири 9000 s гармии ҳисшаванда %32,5, гармии ниҳонӣ %178,0 ва гармии умумии захирашуда %106,0 зиёд шуд.
Афзоиши %106,0 дар ин ҷо маънои ду баробар шудани иқтидори назариявии максималии нигоҳдории PCM-ро надорад. Миқдори умумии PCM тақрибан яксон аст; сохтори 25-ҳуҷайра танҳо дар давоми ҳамон вақти зарядшавии 9000 s қисми бештари иқтидори мавҷударо истифода бурда тавонист.
Таъсири ҳарорати вуруд ба обшавӣ
| Ҳарорати вуруд | Вақти обшавии пурра | Вақти \(\beta=0,8\) | Фраксияи моеъ дар 9000 s | Гармии умумии захирашуда дар 9000 s |
|---|---|---|---|---|
| 338 K | 23.236 s | 11.806 s | 0,70 | 5446,82 kJ |
| 343 K | 16.876 s | 8537 s | 0,82 | 6239,53 kJ |
| 348 K | 13.371 s | 6731 s | 0,90 | 6911,76 kJ |
Нисбат ба истиноди 338 K, дар шароити 343 K ва 348 K вақти обшавии пурра мутаносибан %27,4 ва %42,5 кам шуд. Ҳамин ду афзоиши ҳарорат гармии умумии захирашуда дар 9000 s-ро %14,6 ва %26,9 зиёд карданд.
Чаро ҳарорати вуруд параметри пуртаъсир аст?
Бо зиёд шудани фарқи ҳарорат байни HTF ва PCM қувваи пешбарандаи гармӣ меафзояд. Контурҳои ҳароратии таҳқиқ нишон медиҳанд, ки дар ҳарорати баланди вуруд ядроҳои сахти ҳарорати паст дар дохили PCM тезтар хурд мешаванд ва дар шароити 348 K пеш аз расидани 14.400 s моеъшавии пурра ба амал меояд.
Муқоисаи суръати вуруд
| Суръати вуруд | Фраксияи миёнаи моеъ | Суръати миёнаи нигоҳдории гармӣ | Гармии хоси захирашуда | Гармии умумии захирашуда |
|---|---|---|---|---|
| 0,003 m/s | 0,59 | 0,532 kW | 181,78 kJ/kg | 4787,16 kJ |
| 0,005 m/s | 0,67 | 0,579 kW | 197,96 kJ/kg | 5213,37 kJ |
| 0,01 m/s | 0,71 | 0,608 kW | 207,88 kJ/kg | 5474,57 kJ |
| 0,1 m/s | 0,70 | 0,605 kW | 206,82 kJ/kg | 5446,83 kJ |
| 0,15 m/s | 0,70 | 0,605 kW | 206,75 kJ/kg | 5444,81 kJ |
Нисбат ба истиноди 0,003 m/s, суръатҳои 0,005 ва 0,01 m/s вақти расидани фраксияи моеъ ба 0,8-ро мутаносибан %15,3 ва %22,8 кам карданд. Баръакс, баланд кардан аз 0,01 m/s то 0,1 m/s ҳамин вақтро %4,0 дароз кард.
Таъсири навъи моеъ
| HTF | Вақти обшавии пурра | Вақти \(\beta=0,8\) | Фраксияи моеъ дар 9000 s | Суръати миёнаи нигоҳдории гармӣ | Гармии хоси захирашуда | Гармии умумии захирашуда |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Об | 13.371 s | 6731 s | 0,904 | 0,768 kW | 262,45 kJ/kg | 6911,76 kJ |
| Пропиленгликол | 13.560 s | 6905 s | 0,896 | 0,761 kW | 260,20 kJ/kg | 6852,39 kJ |
| Этиленгликол | 13.840 s | 7100 s | 0,887 | 0,754 kW | 257,80 kJ/kg | 6789,264 kJ |
Тартиби нишондиҳандаҳо об > пропиленгликол > этиленгликол мебошад. Аммо натиҷаҳои зарядшавии се моеъ ба ҳам наздиканд. Аз ин рӯ, манбаъ қайд мекунад, ки дар муҳитҳое, ки муҳофизат аз яхкунӣ зарур аст, истифодаи HTF-и асосаш гликол бо танҳо талафоти маҳдуди нишондиҳандаи зарядшавӣ мумкин буда метавонад.
Модели Дуандоза Кадом Таъсирҳои Системаи Воқеиро Нишон Намедиҳад?
Модели дуандоза барои муқоисаи тақсимоти HTF, интиқоли гармӣ ва обшавии PCM дар буриши арзии воҳиди мумхона тарҳрезӣ шудааст; он гармигузаронии меҳварӣ, рушди ҷараёни сеандоза дар вуруд ва баромад, номуназзамии коллектор, таъсири деворҳои ниҳоӣ ва сохторҳои маҳаллии ҷараёни сеандозаро мустақиман ифода намекунад. Аз ин рӯ, натиҷаҳо метавонанд барои тамоюлҳои муқоисавии тарҳ истифода шаванд, аммо набояд ҳамчун пешгӯии мустақими тамоми рафтори маҳаллии сеандозаи зарфи миқёси пурра тафсир шаванд.
Фарзияи девори капсула бо ғафсии сифр
Байни PCM ва HTF маводи капсулаи ғафсии маҳдуд модел нашудааст. Дар натиҷа, муқовимати гармии девор, иқтидори гармии девор ва муқовимати тамос мустақиман ба ҳисобҳо дохил намешаванд.
Девори воқеии гармигузарон метавонад интиқоли гармиро тақвият диҳад; ҳамзамон метавонад ҳаҷми дар дохили зарф барои PCM ҷудошавандаро кам кунад. Аз ин рӯ, манбаъ ба таври равшан мегӯяд, ки аз натиҷаҳои мавҷуда бартарии сохторӣ ё гармии маводҳои гуногуни капсула бароварда намешавад.
Вобастагии хусусиятҳои PCM аз ҳарорат
Дар модел барои гармигузаронӣ ва гармии хоси RT54HC қиматҳои миёнаи собит истифода шудаанд. Сабаб набудани маълумоти кофии пурраи вобаста ба ҳарорат мебошад. Гарчанде ин равиш барои муқоисаи назоратшавандаи параметрҳо истифода шудааст, метавонад дар тафсилоти маҳаллии обшавӣ номуайянии иловагӣ ба вуҷуд орад.
Тағйири ҳаҷм
Модели асосӣ тавсеаи муваққатии ҳаҷмиро, ки аз фарқи зичии сахт-моеъ ба вуҷуд меояд, ҳал намекунад. Дар манбаъ гуфта мешавад, ки сенарияи иловагии холигии собит талаботи геометрии холигиро ба ҳисоб мегирад, аммо васеъшавии PCM ба ин холигӣ бо гузашти вақтро симулятсия намекунад.
Муаллифон пешниҳод мекунанд, ки дар оянда модели сатҳи озод ё бисёрфазавӣ, фишурдашавии газ ва ҳисобҳои деформатсияи сохторӣ якҷо карда шаванд.
Кори оянда
Манбаъ пешниҳод мекунад, ки дар оянда санҷиши сеандоза, ғафсии маҳдуди девор ва хусусиятҳои мавод, хусусиятҳои вобаста ба ҳарорати PCM, гармигузаронии PCM, гармии ниҳонӣ, ҳарорати обшавӣ, дарозии тарафи мумхона ва коэффисиенти пуркунии PCM бо таҳлили ҳассосияти бисёрпараметрӣ ва оптимизатсияи бисёрҳадафа таҳқиқ карда шаванд.
Ёддошти манбаъ барои Шакли 2
Матни манбаъ чор геометрияи асосиро ҳамчун 4, 9, 16 ва 25 ҳуҷайра муайян намуда, барои 16 ҳуҷайра дарозии тарафи шашкунҷаро 40,00 mm медиҳад. Аммо сарлавҳаи Шакли 2-и манбаъ се намоишро 4-cell, 9-cell ва 25-cell меномад. Аз ин рӯ, ҳангоми аз нав сохтани ин шакл Verianla набояд тамғаи шакли манбаъро хомӯшона ба “16 ҳуҷайра” иваз кунад; конфигуратсияи 16-ҳуҷайра танҳо бо истифода аз маълумоти геометрии тасдиқшудаи матни манбаъ алоҳида ва равшан аз нав кашида мешавад.
Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул
| Унвони аслӣ | Thermal Storage Characteristics of Honeycomb Phase Change Unit with Different Fluid Parameters |
|---|---|
| Муаллифон | Mingji Wang; Yangyang Wu; Xinhua Guo; Yinxia Zhuang |
| Муаллифи масъул | Yangyang Wu |
| Муассиса | School of Electronic and Communication Engineering, Quanzhou University of Information Engineering, Quanzhou 362000, China |
| DOI | 10.3390/en19174223 |
| Маҷалла | Energies |
| Ношир | MDPI, Basel, Switzerland |
| Ҷилд / шумора / мақола | 19 / 17 / 4223 |
| Навъи манбаъ | Article; таҳқиқоти ададии дуандозаи CFD ва нигоҳдории гармии тағйири фаза бар пояи энталпия-порознокӣ |
| Санаи қабул | 23 Июн 2026 |
| Бозбинӣ | 6 Август 2026 |
| Қабул | 10 Август 2026 |
| Нашр | 7 Сентябр 2026 |
| Доварӣ | Мақолаи маҷаллаи аз доварӣ гузашта |
| Иҷозатнома | Creative Commons Attribution (CC BY) |
| Маблағгузорӣ | Fujian Provincial Natural Science Foundation of China, No. 2023J05305 |
| Дастрасии маълумот | Гуфта шудааст, ки саҳмҳои аслӣ дар дохили мақола ҷой доранд; дархостҳои маълумоти иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул ирсол шаванд. |
| Бархӯрди манфиатҳо | Муаллифон бархӯрди манфиатҳоро гузориш накардаанд. |
Саҳми муаллифон: Mingji Wang — консептуализатсия, методология ва бозбинӣ/таҳрир; Yangyang Wu — визуализатсия, таҳқиқ ва лоиҳаи аввал; Xinhua Guo — куратсияи маълумот; Yinxia Zhuang — назорат ва идоракунии лоиҳа.
Ҳудуди моделсозӣ: Натиҷаҳои асосии таҳқиқ аз симулятсияҳои ададии дуандоза ба даст омадаанд. Модели мавҷуда коллекторҳои вуруд/баромади зарфи воқеӣ, тағйири ҳарорат дар тӯли меҳвар, деворҳои ниҳоӣ ва дигар таъсирҳои сеандозаро мустақиман ҳал намекунад.
Ҳудуди санҷиш: Модели ададӣ бо маълумоти ҳароратии озмоиши қаблан нашршудаи обшавии PCM муқоиса шуда, нишондиҳандаҳои хатои паст ба даст омадаанд; аммо ин муқоиса озмоиши мустақили физикӣ дар прототипи зарфи мумхонаи RT54HC нест.
Тафсири иқтидор: Афзоиши гармии умумии захирашудаи сохтори 25-ҳуҷайра дар 9000 s маънои афзоиши иқтидори назариявии максималии PCM-ро надорад, балки истифода шудани қисми бештари иқтидорро дар ҳамон вақти зарядшавӣ ифода мекунад.
Тафсири суръат: 0,01 m/s танҳо дар доираи геометрия, HTF ва шартҳои сарҳадии таҳқиқшуда беҳтарин нишондиҳандаро додааст. Он набояд ҳамчун суръати универсалии оптималии HTF тафсир шавад.
Аз нав кашидани визуал: Аз маълумоти манбаъ тақсимбандии 4/9/16/25 ҳуҷайра, муқоисаҳои нигоҳдории гармӣ дар 9000 s, таъсири ҳарорати вуруд ва суръат ба вақти обшавӣ ва натиҷаҳои се HTF метавонанд барои Verianla ҳамчун графикҳо ва схемаҳои аслӣ аз нав кашида шаванд. Мушкилоти тамғаи сохтори 16-ҳуҷайра дар Шакли 2-и манбаъ ҳангоми аз нав кашидан бояд ба таври равшан ба назар гирифта шавад.
Шарҳ гузоред
Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд