شبيه سازي و تحليل عملكرد واحدهاي ذخيره انرژي با استفاده از مواد تغيير فاز دهنده (PCM) با ذرات مقياس نانو و فوم فلزي متخلخل

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش عملكرد سه روش اصلي استفاده از نانو ذرات، پره‌ها و فوم فلزي در بهبود عملكرد PCM در يك هندسه معين و شرايط يكسان بررسي و با يكديگر مقايسه گرديده‌اند. تاثير پارامترهاي تخلخل و تراكم سوراخ فوم فلزي در بهبود انتقال حرارت در PCM و ايده استفاده از فوم‌ فلزي قطعه‌اي باهدف كاهش وزن واحد به جاي استفاده از فوم فلزي كامل بررسي‌شده است. جنس پره ، نانو ذرات و فوم فلزي يكسان و مس در نظر گرفته شده است. PCM استفاده‌شده n-eicosane با دماي ذوب 309.55 K مي باشد. هندسه مدل شبيه‌سازي شده در اين پژوهش مربوط به سيستم كنترل دما غيرفعال باتري ليتيوم يون18650 مي‌باشد. عملكرد PCM در هر دو كاربرد اصلي يعني كنترل دما (با هدف كاهش دماي باتري) و واحد ذخيره انرژي گرمايي ( با فرض باتري به عنوان منبع انرژي با نرخ توليد گرما ثابت) بررسي شده است. بررسي نتايج عملكرد PCM به عنوان سيستم كنترل دما باتري نشان مي دهد كه استفاده از فوم فلزي همراه با PCM در دو نرخ توليد حرارت 4.6 W و 9.2 W باتري به ترتيب موجب كاهش تقريباً 4-6 درجه كلوين دماي متوسط باتري نسبت به حالت استفاده ازPCM خالص مي‌گردد، فوم فلزي با تراكم سوراخ بزرگتر عملكرد بهتري در بهبود عملكرد سيستم كنترل دما دارد، كاهش تخلخل از 95% به 85% تأثير قابل توجهي بر بهبود عملكرد سيستم كنترل دما ندارد و در كل فوم فلزي در بهبود عملكرد PCM در سيستم كنترل دما موفق تر از پره و نانو ذرات عمل مي كند. ايده استفاده از فوم فلزي قطعه‌اي براي سيستم كنترل دما نتيجه بخش نمي‌باشد. بررسي نتايج عملكرد PCM به عنوان واحد ذخيره انرژي گرمايي نشان مي دهد كه استفاده از فوم فلزي موجب كاهش زمان ذوب مي‌شود.كاهش تخلخل و تراكم سوراخ فوم فلزي هر دو موجب كاهش زمان ذوب PCM مي‌گردند. در شرايط مساله اين پژوهش تاثير استفاده از پره در بهبود عملكرد PCM به عنوان واحد ذخيره انرژي گرمايي بهتر از تاثير استفاده از فوم فلزي و نانو ذرات مي باشد. استفاده از فوم فلزي قطعه‌اي مي‌تواند با در نظر گرفتن شرايطي در بهبود نرخ ذخيره گرما درPCM مؤثر واقع شود.

193092

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكنر محمد مهدي هيهات

تبديل انرژي

دكتر مجيد سياوشي