بررسی فرایند ذوب مواد تغییر فاز دهنده در مبدل پوسته و لوله مارپیچی

در این مقاله به بررسی عددی رفتار ذوب ماده تغییر فاز دهنده در یک مبدل حرارتی سه لوله ای در حالت سه بعدی پرداخته شده است. آب به عنوان سیال انتقال دهنده حرارت در لوله داخلی جریان داشته و فضای بین پوسته و لوله با RT50 به عنوان ماده تغییر فاز دهنده پر شده است و سطح بیرونی مبدل عایق در نظر گرفته شده است. مدل سازی پدیده تغییر فاز در طول فرایند ذوب به کمک روش آنتالپی متخلخل صورت گرفته است. هدف از این مطالعه بررسی اثر افزایش دبی و دمای سیال انتقال دهنده حرارت بر زمان ذوب و رفتار ذوب ماده تغییر فاز دهتده میباشد. در ابتدای فرایند ذوب، هدایت حرارتی مکانیزم غالب بوده و با گذشت زمان جابجایی طبیعی تبدیل به مکانیزم اصلی انتقال حرارت تبدیل میگردد. نتایج نشان میدهند که با افزایش دمای سیال انتقال دهنده حرارت به علت افزایش گرادیان دمایی بین ماده تغییر فاز دهنده و سیال گرم و تشکیل گردابه های بیشتر، زمان ذوب کاهش میابد. همچنین افزایش دبی سیال گرم نیز سبب کاهش زمان میشود اما تاثیر آن نسبت به تغییرات دمایی کمتر است.افزایش دبی سیال ورودی هرچند باعث افزایش سرعت ذوب میگردد اما با افزایش هرچه بیشتر آن تغییرات در نرخ ذوب چندان تاثیر گذار نبوده و تنها بار اقتصادی بیشتری در پی دارد. با افزایش عدد رینولدز از 500 به 1000 و 1500 زمان ذوب به ترتیب 37.5 و 19.1 درصد کاهش یافته است.

کلیدواژه ها:

فرایند ذوب ، ماده تغییر فاز دهنده ، مبدل حرارتی پوسته و لوله مارپیچی