احسان ایزدپناه

در تمام دنیا با افزایش جمعیت و صنایع، میزان تقاضای انرژی روز به روز بیشتر شده و با توجه به کمبود منابع انرژی تجدید ناپذیر و در دسترس نبودن دائم منابع تجدید پذیر بحث ذخیره انرژی در بین مهندسین بسیار مهم شده است. یکی از راه های ذخیره سازی انرژی استفاده از مواد تغییر فاز دهنده است. بر این اساس در این پایان نامه به صورت تجربی ذخیره سازی انرژی در یک مبدل حرارتی کویل مارپیچ بررسی شده است. سیال داخل کویل آب بوده و یک نوع پارافین خاص به عنوان ذخیره ساز انرژی در پوسته استفاده شده است. اثر هندسه پوسته و دبی سیال بر عملکرد شارژ (ذوب) و دشارژ (انجماد) این سیستم ذخیره ساز مطالعه شده است. هندسه های مورد بررسی برای پوسته عبارتند از: مکعبی، کروی و ذوزنقه ای و حجم تمامی آن-ها یکسان و 9/0 لیتر در نظر گرفته شده است. دبی های مورد مطالعه 6/0، 3 و 6 لیتر بر دقیقه بوده و از کویل به طول 6/1 متر استفاده شده است. نتایج برای دمای نقاط مختلف داخل ماده تغییر فاز دهنده، دمای سیال خروجی از کویل و زمان شارژ و دشارژ در حالت های مختلف ارائه شده است. همچنین تحلیل اگزرژی برای نتایج به دست آمده انجام شد. جهت مقایسه بهتر، شبیه سازی عددی برای هندسه پوسته کروی انجام شده است. نتایج برای دبی 6 لیتر بر دقیقه نشان داد که استفاده از پوسته ذوزنقه ای به جای پوسته های مکعبی و کروی زمان فرایند ذوب را به ترتیب %73/22 و %53/10 کاهش می دهد. در فرایند انجماد استفاده از پوسته کروی به جای پوسته مکعبی و ذوزنقه ای موجب کاهش زمان انجام فرایند به ترتیب %33/13 و %21/21 می-شود. همچنین زمان انجام کل فرایند ذوب و انجماد در این دبی در پوسته کروی نسبت به پوسته های مکعبی و ذوزنقه ای به ترتیب %54/13 و %19/1 کمتر شده است. بازده انرژی نیز در پوسته کروی نسبت به پوسته های مکعبی و کروی به ترتیب %2/3 و %8/34 افزایش یافته است. همچنین بازده اگزرژی در پوسته کروی نسبت به پوسته های مکعبی و ذوزنقه ای به ترتیب %6/1 و %3/10 افزایش می یابد. همچنین تغییر دبی سیال از 6/0 به 3 لیتر بر دقیقه تأثیر بیشتری نسبت به تغییر دبی از 3 به 6 لیتر بر دقیقه بر زمان شارژ و دشارژ دارد.