Asalari uyasi tipidagi faza o‘zgarishli issiqlik saqlash qurilmasi faza o‘zgarish materialini (Phase Change Material, PCM) taqsimlangan olti burchakli kataklarda saqlaydigan va bu kataklar atrofidan oqib o‘tuvchi issiqlik tashuvchi suyuqlik (Heat Transfer Fluid, HTF) orqali issiqlikni jamlaydigan yashirin issiqlik saqlash tizimidir. Ushbu tadqiqot umumiy PCM miqdorini taxminan bir xil saqlagan holda 4, 9, 16 va 25 katakli tuzilmalarni ikki o‘lchovli CFD modeli bilan taqqoslagan; shuningdek HTF kirish harorati, kirish tezligi va suyuqlik turi o‘zgartirilgan. Kataklar sonini oshirish va kirish haroratini ko‘tarish zaryadlanishni sezilarli darajada tezlashtirgan, kirish tezligining ta’siri esa chiziqli bo‘lmagan va o‘rganilgan sharoitlarda 0,01 m/s eng yaxshi umumiy natijani bergan. Biroq tadqiqot to‘liq masshtabli uch o‘lchovli bak tajribasi emas, balki qiyosiy ikki o‘lchovli sonli modeldir.
4 katakli tuzilma etalon sifatida olinganda, 9, 16 va 25 katakli tuzilmalarda o‘rtacha suyuq fraksiyaning 0,8 ga yetish vaqti mos ravishda %58,3, %73,9 va %83,5 ga kamaygan. 9000 s oxirida 25 katakli tuzilma jami 5446,83 kJ issiqlik saqlagan, 4 katakli tuzilma esa 2644,76 kJ saqlagan; farq %106,0 bo‘lgan.
25 katakli tuzilmada HTF kirish haroratini 338 K dan 343 K va 348 K gacha oshirish to‘liq erish vaqtini 23.236 s dan mos ravishda 16.876 s va 13.371 s gacha qisqartirgan. Xuddi shu sharoitlarda 9000 s oxirida jami saqlangan issiqlik 5446,82 kJ dan 6239,53 va 6911,76 kJ gacha oshgan.
Kirish tezligini 0,003 m/s dan 0,01 m/s gacha oshirish zaryadlanishni tezlashtirgan, biroq 0,1 va 0,15 m/s gacha keyingi oshirishlar ishlash ko‘rsatkichlarining biroz pasayishiga olib kelgan. Suv, propilen glikol va etilen glikol orasida eng yaxshi natijani suv ko‘rsatgan; biroq uchta HTF o‘rtasidagi farq kataklar soni va kirish haroratining ta’siriga nisbatan kichikdir.
Tadqiqotning asosiy muammosi
Faza o‘zgarish materiallari qattiq-suyuqlik faza o‘zgarishi vaqtida katta miqdorda yashirin issiqlik saqlashi mumkinligi sababli quyosh energiyasiga tayangan isitish, issiq suv tayyorlash va past haroratli toza energiya tizimlarida energiya taklifi bilan talabini turli vaqt oralig‘iga ko‘chirishga xizmat qiluvchi saqlash elementlaridir. Biroq PCM ning past issiqlik o‘tkazuvchanligi, ayniqsa katta PCM hajmida, erish frontining siljishini sekinlashtirishi mumkin.
Shu sababli faqat qaysi PCM ishlatilgani emas, balki PCM ning saqlash qurilmasi ichida qanday taqsimlangani ham zaryadlanish vaqtini belgilaydi. Asalari uyasi tuzilmasi PCM ni kichikroq hududlarga ajratadi va HTF yo‘llarini muntazam ravishda taqsimlaydi. Tadqiqotning asosiy savoli umumiy PCM miqdori taxminan doimiy saqlanganda faqat kataklar sonini oshirish issiqlik uzatish va erish xatti-harakatiga qanchalik ta’sir qilishidir.
Tadqiqotdagi adabiyot bo‘shlig‘i
Avvalgi tadqiqotlar turli kapsula shakllari, alohida asalari uyasi kataklarining geometriyasi, katak yo‘nalishi, issiqlik o‘tkazuvchi asalari uyasi qanotchalari yoki ma’lum HTF haroratlariga e’tibor qaratgan. Ushbu tadqiqot esa bak darajasida, taxminan bir xil PCM zaxirasi sharoitida taqsimlangan olti burchakli kataklar sonini 4 dan 25 gacha o‘zgartirib, geometrik bo‘linish ta’sirini PCM miqdori ta’siridan ajratishga harakat qiladi.
Bundan tashqari, kataklar soni alohida o‘rganilmagan; HTF kirish harorati, kirish tezligi va suyuqlik turi ham bir xil model infratuzilmasida taqqoslangan. Shu orqali geometrik va ekspluatatsion parametrlarning nisbiy ahamiyatini ko‘rish maqsad qilingan.
Asalari uyasi geometriyasi
Model bakining ichki o‘lchamlari 500 mm × 450 mm × 400 mm va ichki hajmi 0,0900 m³. Sonli model ko‘ndalang kesimni ikki o‘lchovli tarzda ifodalaydi. Kataklar o‘q bo‘ylab 400 mm uzunlikda va o‘zgarmas kesimga ega deb qabul qilingan.
| Kataklar soni | Olti burchak tomoni uzunligi | Jami PCM hajmi | Taxminiy PCM massasi | Bak ichidagi PCM hajm ulushi |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Olti burchaklarning jami ko‘ndalang kesim yuzasi:
\[ A_{\mathrm{PCM}} = N\left(\frac{3\sqrt{3}}{2}\right)a^2 \approx 0.06651\ \mathrm{m^2} \]
ko‘rinishida doimiy saqlangan. Bu yerda \(N\) kataklar sonini, \(a\) esa olti burchak tomonining uzunligini bildiradi.
Bak kesim yuzasi:
\[ A_{\mathrm{tank}}=0.500\times0.450=0.225\ \mathrm{m^2} \]
bo‘lgani uchun PCM hajm ulushi:
\[ \phi_{\mathrm{PCM}}= \frac{A_{\mathrm{PCM}}}{A_{\mathrm{tank}}} = \frac{0.06651}{0.225} \approx29.56\% \]
ko‘rinishida olinadi. Tadqiqotdagi %29,56 alohida optimal to‘ldirish nisbati emas; u taxminan doimiy PCM zaxirasini saqlash uchun tanlangan geometriyaning natijasidir.
Asalari Uyasi Kataklari Sonining Oshishi PCM Zaryadlanishini Nega Tezlashtirdi?
Tadqiqotda kataklar sonining oshishi PCM ni kichikroq hududlarga bo‘lib, samarali issiqlik uzatish yuzasini kattalashtirgan va xarakterli issiqlik uzatish masofasini qisqartirgan; mualliflar shuningdek kichikroq oraliq HTF yo‘llari turg‘un oqim hududlarini kamaytirib, mahalliy konvektiv qarshilikni pasaytirganini ta’kidlaydi. Bu mexanizmlar 25 katakli tuzilmada haroratning tezroq va bir tekisroq ko‘tarilishi bilan birga erish frontining tezroq siljishini tushuntiradi.
Faza o‘zgarish materiali: RT54HC
Saqlash materiali sifatida RT54HC ishlatilgan. Materialning qotish/suyuqlanish haroratlari taxminan 326–327 K oralig‘ida va erish yashirin issiqligi 200.000 J/kg.
| Xususiyat | RT54HC | Suv | Etilen glikol | Propilen glikol |
|---|---|---|---|---|
| Faza o‘zgarish harorati | 326 K qattiq / 327 K suyuq | - | - | - |
| Zichlik | 990 / 850 kg/m³ | 998,2 kg/m³ | 1111,4 kg/m³ | 1045,52 kg/m³ |
| Issiqlik o‘tkazuvchanligi | 0,2 W/(m·K) | 0,6 W/(m·K) | 0,252 W/(m·K) | 0,359 W/(m·K) |
| Solishtirma issiqlik sig‘imi | 2000 J/(kg·K) | 4182 J/(kg·K) | 2415 J/(kg·K) | 3513 J/(kg·K) |
| Erish yashirin issiqligi | 200.000 J/kg | - | - | - |
| Dinamik qovushoqlik | 0,0073 kg/(m·s) | 0,001003 kg/(m·s) | 0,0157 kg/(m·s) | 0,00834 kg/(m·s) |
| Issiqlik kengayish koeffitsiyenti | 3,08 × 10−4 K−1 | - | - | - |
13 ta sonli taqqoslash sharti
| Holat | Kataklar soni | Kirish tezligi | Kirish harorati | HTF |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 4 | 0,1 m/s | 338 K | Suv |
| 2 | 9 | 0,1 m/s | 338 K | Suv |
| 3 | 16 | 0,1 m/s | 338 K | Suv |
| 4 | 25 | 0,1 m/s | 338 K | Suv |
| 5 | 25 | 0,1 m/s | 343 K | Suv |
| 6 | 25 | 0,1 m/s | 348 K | Suv |
| 7 | 25 | 0,003 m/s | 338 K | Suv |
| 8 | 25 | 0,005 m/s | 338 K | Suv |
| 9 | 25 | 0,01 m/s | 338 K | Suv |
| 10 | 25 | 0,15 m/s | 338 K | Suv |
| 11 | 25 | 0,1 m/s | 348 K | Suv |
| 12 | 25 | 0,1 m/s | 348 K | Etilen glikol |
| 13 | 25 | 0,1 m/s | 348 K | Propilen glikol |
6-holat bilan 11-holat aynan bir xil sonli ish shartiga ega. Ushbu umumiy suv sharti kirish harorati taqqoslashining yuqori harorat etaloni va suyuqlik turi taqqoslashining suv etaloni sifatida qayta ishlatiladi.
Sonli modelning asosiy farazlari
- Suyuq PCM va HTF siqilmaydigan Nyuton tipidagi suyuqliklardir.
- Suyuq PCM ichidagi tabiiy konveksiya Boussinesq yondashuvi bilan modellashtirilgan.
- Qattiq-suyuqlik faza o‘zgarishidagi hajm o‘zgarishi asosiy modelda hisobga olinmagan.
- PCM kapsula devori nol qalinlikdagi termal interfeys sifatida qaralgan.
- Kapsula devorining issiqlik qarshiligi va issiqlik sig‘imi modellashtirilmagan.
- Bakning tashqi devorlaridan atrof-muhitga issiqlik yo‘qotilishi hisobga olinmagan.
- PCM–HTF interfeysida harorat va normal issiqlik oqimi uzluksiz; interfeys orqali massa o‘tishi yo‘q.
HTF uchun saqlanish tenglamalari
Issiqlik tashuvchi suyuqlik uchun uzluksizlik tenglamasi:
\[ \nabla\cdot\vec{u}=0 \]
Impuls tenglamasi:
\[ \rho_{\mathrm{HTF}} \frac{\partial\vec{u}}{\partial t} + \rho_{\mathrm{HTF}}\vec{u}\cdot(\nabla\cdot\vec{u}) = -\nabla p+ \mu_{\mathrm{HTF}}\nabla^2\vec{u} \]
Energiya tenglamasi:
\[ \rho_{\mathrm{HTF}}c_{\mathrm{HTF}} \frac{\partial T}{\partial t} + \rho_{\mathrm{HTF}}c_{\mathrm{HTF}} \vec{u}\cdot\nabla T = \nabla\cdot \left( \lambda_{\mathrm{HTF}}\nabla T \right) \]
Bu yerda \(\vec{u}\) tezlik vektori, \(t\) vaqt, \(\rho_{\mathrm{HTF}}\) zichlik, \(c_{\mathrm{HTF}}\) solishtirma issiqlik, \(\lambda_{\mathrm{HTF}}\) issiqlik o‘tkazuvchanligi, \(p\) bosim va \(T\) haroratdir.
PCM uchun entalpiya-g‘ovaklik modeli
PCM ning uzluksizlik tenglamasi yana:
\[ \nabla\cdot\vec{u}=0 \]
ko‘rinishidadir.
PCM impuls tenglamasi manbada quyidagicha berilgan:
\[ \rho_{\mathrm{PCM}} \frac{\partial\vec{u}}{\partial t} + \rho_{\mathrm{PCM}}\vec{u}\cdot(\nabla\cdot\vec{u}) = -\nabla p + \mu_{\mathrm{PCM}}\nabla^2\vec{u} + \rho_{\mathrm{PCM}}\alpha_v(T-T_m)\vec{g} - A_{\mathrm{mush}} \frac{(1-\beta)^2}{\beta^3+\varepsilon}\vec{u} \]
Oxirgi had entalpiya-g‘ovaklik usulidagi qattiq-suyuqlik mushy zone qarshilik hadidir. Qattiq hududga yaqinlashgan sari suyuq fraksiya \(\beta\) kamayadi va oqimni bostiruvchi qarshilik ortadi. Manbada \(A_{\mathrm{mush}}=10^5\ \mathrm{kg/(m^3\,s)}\) va \(\varepsilon=0,001\) ishlatilgan.
PCM energiya tenglamasi:
\[ \rho_{\mathrm{PCM}} \frac{\partial H}{\partial t} + \rho_{\mathrm{PCM}}\nabla\cdot(\vec{u}H) = \nabla\left(\lambda_{\mathrm{PCM}}\nabla T\right) \]
ko‘rinishidadir. \(H\) PCM ning solishtirma entalpiyasidir.
Suyuq fraksiya
Faza o‘zgarish hududidagi suyuq fraksiya:
\[ \beta= \begin{cases} 0, & T\leq T_s\\ \dfrac{T-T_s}{T_l-T_s}, & T_s<T<T_l\\ 1, & T\geq T_l \end{cases} \]
ko‘rinishida hisoblangan. \(T_s\) solidus, \(T_l\) liquidus haroratidir. Demak, \(\beta=0\) to‘liq qattiq, \(\beta=1\) to‘liq suyuq PCM ni anglatadi.
PCM solishtirma entalpiyasi
Manbada solishtirma entalpiya:
\[ H= h_{\mathrm{ref}} + c_p(T-T_{\mathrm{ref}}) + \beta L \]
ko‘rinishida berilgan. Dastlabki ikki had sezilarli issiqlik tarkibini, \(\beta L\) esa faza o‘zgarishidagi yashirin issiqlik hissasini ifodalaydi. \(L\) PCM ning erish yashirin issiqligidir.
Chegara shartlari
Tashqi to‘g‘ri to‘rtburchak devorlar adiabatik deb qabul qilingan:
\[ \frac{\partial T}{\partial x} = \frac{\partial T}{\partial y} = 0 \]
Biroq PCM–HTF interfeyslari adiabatik emas. Mahalliy harorat uzluksizligi:
\[ T_{\mathrm{HTF}}\big|_{\Gamma} = T_{\mathrm{PCM}}\big|_{\Gamma} \]
va normal issiqlik oqimining saqlanishi:
\[ -k_{\mathrm{HTF}} \frac{\partial T_{\mathrm{HTF}}}{\partial n} \bigg|_{\Gamma} = -k_{\mathrm{PCM}} \frac{\partial T_{\mathrm{PCM}}}{\partial n} \bigg|_{\Gamma} \]
shartlari bilan qo‘llanilgan. Ushbu mahalliy interfeys haroratlarining tengligi HTF ning massa bo‘yicha o‘rtacha harorati bilan PCM ning ichki o‘rtacha harorati har bir vaqtda teng degani emas.
CFD yechuvchisi va sonli sozlamalar
Ikki o‘lchovli CFD yechimida standart \(k-\varepsilon\) turbulentlik modeli ishlatilgan. Bosim-tezlik bog‘lanishi SIMPLE algoritmi bilan yechilgan, massa, impuls va energiya tenglamalarida ikkinchi tartibli upwind diskretlashtirish qo‘llangan.
Impuls, bosim tuzatmasi, energiya va erish fraksiyasi uchun relaksatsiya omillari mos ravishda 0,7; 0,3; 1 va 0,6.
HTF sohasi strukturali to‘rtburchak elementlar bilan, PCM sohalari esa olti burchak chegaralariga moslashish uchun strukturasiz uchburchak elementlar bilan to‘rlangan. PCM–HTF interfeyslarida katta harorat gradientlarini yechish uchun mahalliy to‘r zichlashtirilgan.
To‘r va vaqt qadami mustaqilligi
To‘r mustaqilligi 19.214, 35.223 va 76.913 katakli to‘rlar bilan; vaqt qadami mustaqilligi 0,5, 1 va 2 s qiymatlari bilan tekshirilgan. Yakuniy hisoblarda aniqlik va hisoblash xarajati hisobga olinib 76.913 to‘r katagi va 1 s vaqt qadami ishlatilgan.
Yakuniy to‘rning minimum orthogonal quality qiymati 0,467, maksimum aspect ratio qiymati 4,35 deb berilgan.
Modelni tasdiqlash
CFD modeli adabiyotdagi halqasimon PCM erish tajribasining harorat ma’lumotlari bilan taqqoslangan. Uch xil radial kuzatuv nuqtasi birgalikda baholanganda:
| RMSE | 1,240 K |
|---|---|
| R² | 0,9725 |
| MAPE | %1,876 |
Ushbu tasdiqlash RT54HC ga xos material tajribasi emas. Manba bu taqqoslashni issiqlik o‘tkazilishi, tabiiy konveksiya, yashirin issiqlik yutilishi va qattiq-suyuqlik interfeysi harakatini o‘z ichiga oluvchi asosiy fizik mexanizmlar maqbul tarzda ifodalanganini tekshirish uchun qo‘llaydi.
Kirish Tezligining Ta’siri Nega Chiziqli Emas?
O‘rganilgan asalari uyasi geometriyasida kirish tezligining 0,003 m/s dan 0,01 m/s gacha oshirilishi konvektiv issiqlik uzatish va umumiy zaryadlanishni yaxshilagan, biroq tezlikni 0,1–0,15 m/s oralig‘iga oshirish qo‘shimcha foyda bermagan va ayrim ko‘rsatkichlarda biroz yomonlashishga sabab bo‘lgan. Manba buning aniq mexanizmini tajribaviy ravishda isbotlamaydi, ehtimoliy izoh sifatida yuqoriroq hajmiy tezliklarda HTF ning barcha PCM kataklariga tobora notekisroq taqsimlanishini ko‘rsatadi.
Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan va qo‘llab-quvvatlamaydigan xulosalar
| Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydi | Tadqiqotning o‘zi qo‘llab-quvvatlamaydi |
|---|---|
| Taxminan bir xil PCM miqdorida kataklar sonining oshishi o‘rganilgan modelda zaryadlanish va erishni tezlashtirdi. | Olti burchakli katak barcha mumkin bo‘lgan PCM geometriyalari orasida eng tez yoki universal eng yaxshi geometriya ekanini. |
| 25 katakli tuzilma 4 katakli tuzilmaga nisbatan 9000 s da ko‘proq foydalaniladigan issiqlik saqladi. | 25 katakli tuzilma PCM ning nazariy maksimal energiya sig‘imini ikki baravar oshirishini. |
| Kirish haroratini oshirish o‘rganilgan diapazonda erish va zaryadlanishni tezlashtirdi. | Haroratni cheksiz oshirish har doim yaxshiroq yoki xavfsiz ekanini. |
| 0,01 m/s o‘rganilgan tezliklar orasida eng yaxshi umumiy zaryadlanish natijasini berdi. | 0,01 m/s turli bak geometriyalari yoki nasos tizimlari uchun universal optimum ekanini. |
| Suv o‘rganilgan uch HTF orasida eng yuqori zaryadlanish samaradorligini berdi. | Muzlashdan himoya, nasos energiyasi, xarajat yoki dala ishlashi hisobga olinganda suv har bir qo‘llanmada eng yaxshi suyuqlik ekanini. |
| Ikki o‘lchovli model eksperimental adabiyot harorat ma’lumotlari bilan yaxshi moslik ko‘rsatdi. | To‘liq masshtabli uch o‘lchovli bak ishlashi, kirish/chiqish kollektori va chekka devor ta’sirlari bevosita tasdiqlanganini. |
Tadqiqot Usuli va Natijalari
Kataklar sonining o‘rtacha haroratga ta’siri
4 katakli tuzilmada o‘rtacha PCM haroratining 330 K ga yetishi 31.117 s davom etgan. 9, 16 va 25 katakli tuzilmalarda bu vaqtlar mos ravishda 16.005, 10.803 va 6541 s bo‘lgan.
| Kataklar soni | Vaqt | 4 katakka nisbatan kamayish |
|---|---|---|
| 4 | 31.117 s | Etalon |
| 9 | 16.005 s | %48,6 |
| 16 | 10.803 s | %65,3 |
| 25 | 6541 s | %79,0 |
Kataklar sonining erish vaqtiga ta’siri
O‘rtacha suyuq fraksiyaning 0,8 ga yetishi uchun zarur vaqt:
| Kataklar soni | Vaqt | 4 katakka nisbatan kamayish |
|---|---|---|
| 4 | 71.423 s | Etalon |
| 9 | 29.788 s | %58,3 |
| 16 | 18.668 s | %73,9 |
| 25 | 11.806 s | %83,5 |
9000 s dagi kataklar soni taqqoslanishi
| Katak | O‘rtacha issiqlik saqlash tezligi | Solishtirma saqlangan issiqlik | Sezilarli issiqlik | Yashirin issiqlik | Jami saqlangan issiqlik |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
4 katakdan 25 katakka o‘tilganda 9000 s oxirida sezilarli issiqlik %32,5, yashirin issiqlik %178,0 va jami saqlangan issiqlik %106,0 ga oshgan.
Bu yerdagi %106,0 o‘sish PCM ning nazariy maksimal saqlash sig‘imi ikki baravar oshganini anglatmaydi. Jami PCM miqdori taxminan bir xil; 25 katakli tuzilma faqat bir xil 9000 s zaryadlanish vaqtida mavjud sig‘imning kattaroq qismini ishlata olgan.
Kirish haroratining erishga ta’siri
| Kirish harorati | To‘liq erish vaqti | \(\beta=0,8\) vaqti | 9000 s suyuq fraksiya | 9000 s jami saqlangan issiqlik |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
338 K etaloniga nisbatan 343 K va 348 K sharoitlarda to‘liq erish vaqti mos ravishda %27,4 va %42,5 ga kamaygan. Xuddi shu ikki harorat oshishi 9000 s dagi jami saqlangan issiqlikni %14,6 va %26,9 ga oshirgan.
Kirish harorati nega kuchli parametr?
HTF bilan PCM o‘rtasidagi harorat farqi kattalashgan sari issiqlik harakatlantiruvchi kuchi ortadi. Tadqiqotning harorat konturlari yuqori kirish haroratida PCM ichidagi past haroratli qattiq yadrolar tezroq kichrayishini va 348 K sharoitida 14.400 s ga yetmasdan to‘liq suyuqlanish sodir bo‘lishini ko‘rsatadi.
Kirish tezligi taqqoslanishi
| Kirish tezligi | O‘rtacha suyuq fraksiya | O‘rtacha issiqlik saqlash tezligi | Solishtirma saqlangan issiqlik | Jami saqlangan issiqlik |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
0,003 m/s etaloniga nisbatan 0,005 va 0,01 m/s tezliklar suyuq fraksiyaning 0,8 ga yetish vaqtini mos ravishda %15,3 va %22,8 ga kamaytirgan. Bunga qarshi ravishda, 0,01 m/s dan 0,1 m/s gacha oshirish shu vaqtni %4,0 ga uzaytirgan.
Suyuqlik turining ta’siri
| HTF | To‘liq erish vaqti | \(\beta=0,8\) vaqti | 9000 s suyuq fraksiya | O‘rtacha issiqlik saqlash tezligi | Solishtirma saqlangan issiqlik | Jami saqlangan issiqlik |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Suv | 13.371 s | 6731 s | 0,904 | 0,768 kW | 262,45 kJ/kg | 6911,76 kJ |
| Propilen glikol | 13.560 s | 6905 s | 0,896 | 0,761 kW | 260,20 kJ/kg | 6852,39 kJ |
| Etilen glikol | 13.840 s | 7100 s | 0,887 | 0,754 kW | 257,80 kJ/kg | 6789,264 kJ |
Ishlash tartibi suv > propilen glikol > etilen glikol ko‘rinishidadir. Biroq uch suyuqlikning zaryadlanish natijalari bir-biriga yaqin. Manba shu sababli muzlashdan himoya talab qilinadigan muhitlarda glikol asosidagi HTF dan foydalanish faqat cheklangan zaryadlanish samaradorligi yo‘qotilishi bilan mumkin bo‘lishi mumkinligini ta’kidlaydi.
Ikki O‘lchovli Model Qaysi Haqiqiy Tizim Ta’sirlarini Ko‘rsatmaydi?
Ikki o‘lchovli model asalari uyasi qurilmasining ko‘ndalang kesimidagi HTF taqsimoti, issiqlik uzatish va PCM erishini taqqoslash uchun ishlab chiqilgan; u o‘q bo‘ylab issiqlik o‘tkazilishini, kirish va chiqishdagi uch o‘lchovli oqim rivojlanishini, kollektor notekisliklarini, chekka devor ta’sirlarini va mahalliy uch o‘lchovli oqim tuzilmalarini bevosita ifodalamaydi. Shu sababli natijalar qiyosiy dizayn tendensiyalari uchun ishlatilishi mumkin, biroq to‘liq masshtabli bakning barcha mahalliy uch o‘lchovli xatti-harakatini to‘g‘ridan-to‘g‘ri bashorat qilish sifatida talqin qilinmasligi kerak.
Nol qalinlikdagi kapsula devori farazi
PCM bilan HTF orasida cheklangan qalinlikdagi kapsula materiali modellashtirilmagan. Natijada devor issiqlik qarshiligi, devor issiqlik sig‘imi va kontakt qarshiligi hisob-kitoblarga bevosita kirmaydi.
Haqiqiy issiqlik o‘tkazuvchi devor issiqlik uzatishni kuchaytirishi mumkin; shu bilan birga bak ichida PCM uchun ajratilishi mumkin bo‘lgan hajmni kamaytirishi mumkin. Manba shuning uchun mavjud natijalardan turli kapsula materiallarining strukturaviy yoki termal ustunligini chiqarib bo‘lmasligini aniq ta’kidlaydi.
PCM xususiyatlarining haroratga bog‘liqligi
Modelda RT54HC ning issiqlik o‘tkazuvchanligi va solishtirma issiqligi uchun doimiy o‘rtacha qiymatlar ishlatilgan. Buning sababi yetarli to‘liq haroratga bog‘liq ma’lumotlarning mavjud emasligidir. Bu yondashuv nazorat qilinadigan parametr taqqoslanishi uchun ishlatilgan bo‘lsa-da, mahalliy erish tafsilotlarida qo‘shimcha noaniqlik tug‘dirishi mumkin.
Hajm o‘zgarishi
Asosiy model qattiq-suyuqlik zichlik farqi hosil qiladigan o‘tkinchi hajmiy kengayishni yechmaydi. Manbada qo‘shimcha doimiy-bo‘shliq ssenariysi geometrik bo‘shliq ehtiyojini hisobga olgani, biroq PCM ning vaqt davomida shu bo‘shliqqa kengayishini simulyatsiya qilmagani aytiladi.
Mualliflar kelajakda erkin sirt yoki ko‘p fazali model, gaz siqilishi va strukturaviy deformatsiya hisoblarini birlashtirishni tavsiya qiladilar.
Kelajakdagi tadqiqot
Manba kelajakda uch o‘lchovli tasdiqlash, cheklangan devor qalinligi va material xususiyatlari, haroratga bog‘liq PCM xususiyatlari, PCM issiqlik o‘tkazuvchanligi, yashirin issiqlik, erish harorati, asalari uyasi tomoni uzunligi va PCM to‘ldirish nisbatini ko‘p parametrli sezgirlik va ko‘p maqsadli optimallashtirish bilan o‘rganishni tavsiya qiladi.
2-rasm manba eslatmasi
Manba matni to‘rtta asosiy geometriyani 4, 9, 16 va 25 katak sifatida belgilaydi va 16 katak uchun 40,00 mm olti burchak tomoni uzunligini beradi. Biroq manba 2-rasm sarlavhasida uch ko‘rinishni 4-cell, 9-cell va 25-cell deb ataydi. Shu sababli Verianla ushbu rasmni qayta ishlab chiqishda manba rasmining yorlig‘ini jim turib “16 katak” deb o‘zgartirmasligi kerak; 16 katakli konfiguratsiya faqat manba matnidagi tasdiqlangan geometrik ma’lumotlar asosida alohida va aniq tarzda qayta chizilishi mumkin.
Manba va Usul Haqida Izoh
| Asl sarlavha | Thermal Storage Characteristics of Honeycomb Phase Change Unit with Different Fluid Parameters |
|---|---|
| Mualliflar | Mingji Wang; Yangyang Wu; Xinhua Guo; Yinxia Zhuang |
| Mas’ul muallif | Yangyang Wu |
| Muassasa | School of Electronic and Communication Engineering, Quanzhou University of Information Engineering, Quanzhou 362000, China |
| DOI | 10.3390/en19174223 |
| Jurnal | Energies |
| Nashriyot | MDPI, Basel, Switzerland |
| Jild / son / maqola | 19 / 17 / 4223 |
| Manba turi | Article; ikki o‘lchovli CFD va entalpiya-g‘ovaklikka asoslangan sonli faza o‘zgarishli issiqlik saqlash tadqiqoti |
| Qabul qilingan sana | 23 Iyun 2026 |
| Tahrir | 6 Avgust 2026 |
| Qabul | 10 Avgust 2026 |
| Nashr | 7 Sentyabr 2026 |
| Taqriz | Taqrizdan o‘tgan jurnal maqolasi |
| Litsenziya | Creative Commons Attribution (CC BY) |
| Moliyalashtirish | Fujian Provincial Natural Science Foundation of China, No. 2023J05305 |
| Ma’lumotlarning mavjudligi | Asl hissalar maqola ichida berilgani; qo‘shimcha ma’lumot so‘rovlari mas’ul muallifga yo‘naltirilishi mumkinligi bildirilgan. |
| Manfaatlar to‘qnashuvi | Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvini bildirmagan. |
Muallif hissalari: Mingji Wang konseptuallashtirish, metodologiya va ko‘rib chiqish/tahrirlash; Yangyang Wu vizualizatsiya, tadqiqot va dastlabki qoralama; Xinhua Guo ma’lumotlarni kuratsiya qilish; Yinxia Zhuang nazorat va loyiha boshqaruvi vazifalarini bajargan.
Modellashtirish chegarasi: Tadqiqotning asosiy natijalari ikki o‘lchovli sonli simulyatsiyalardan olingan. Mavjud model haqiqiy bakning kirish/chiqish kollektorlarini, o‘q bo‘ylab harorat o‘zgarishini, chekka devorlarni va boshqa uch o‘lchovli ta’sirlarni bevosita yechmaydi.
Tasdiqlash chegarasi: Sonli model avval chop etilgan PCM erish tajribasining harorat ma’lumotlari bilan taqqoslangan va past xato ko‘rsatkichlari olingan; biroq bu taqqoslash bevosita RT54HC asalari uyasi baki prototipida o‘tkazilgan mustaqil jismoniy tajriba emas.
Sig‘im talqini: 25 katakli tuzilmaning 9000 s dagi jami saqlangan issiqligining oshishi nazariy maksimal PCM sig‘imining oshishini emas, balki bir xil zaryadlanish vaqtida sig‘imning kattaroq qismi ishlatilganini bildiradi.
Tezlik talqini: 0,01 m/s faqat ushbu tadqiqotda o‘rganilgan geometriya, HTF va chegara shartlari doirasida eng yaxshi natijani bergan. Universal optimal HTF tezligi sifatida talqin qilinmasligi kerak.
Vizualni qayta chizish: Manba ma’lumotlaridan 4/9/16/25 katakka bo‘linish, 9000 s issiqlik saqlash taqqoslanishlari, kirish harorati va tezligining erish vaqtiga ta’siri hamda uch HTF natijalari Verianla uchun original grafik va sxemalar sifatida qayta chizilishi mumkin. Manba 2-rasmdagi 16 katakli tuzilma yorlig‘i muammosi qayta chizishda aniq hisobga olinishi kerak.
Izoh qoldiring
E-pochta manzilingiz chop etilmaydi. Majburiy maydonlar * bilan belgilangan