Investigation of the effects of different parameters of phase change material on heat transfer for waste heat recovery systems
[ X ]
Tarih
2023
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Adana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Artan enerji talepleri ve sınırlı kaynaklar sanayide enerji depolama sistemlerinin tasarlanmasına olan ilgiyi arttırmıştır. Enerji depolama sorunun çözümünde Gizli Isı Depolama (GID) sistemleri umut vadeden çözüm tekniği olabilir. Gizli ısı depolama sistemi olarak Faz Değiştiren Malzemeler (FDM) düşük işletme sıcaklıklarında yüksek enerji depolama kapasitesi, kimyasal kararlılık ve düşük buhar basınç özellikleriyle iyi bilinen bir çözüm tekniğidir. Bu özellikler, faz değiştiren malzemeleri elektronik soğutma, atık ısı geri kazanım ve bunun gibi birçok alanda gelecek vadeden enerji depolama malzemeleri yapmaktadır. Bu çalışmanın amacı rejeneratif bir ısı değiştiricisinde faz değiştiren malzeme kullanarak ısı transfer etkinliğini farklı parametrelere göre sayısal olarak incelenmesidir. Çalışmada kullanılan parametreler; sıcak akışkan Reynolds sayısı (Re=400, 800, 1200, 1600), sıcak akışkan giriş sıcaklığı (Tsıcak,giriş=40, 60, 70, 80?) ve farklı tipteki faz değiştiren malzemelerdir (SP70, RT100, RT60). Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizi için ANSYS Fluent yazılımı kullanılmıştır. Sonuç olarak, sıcak akışkanın Reynolds sayısı Re=400-1600 aralığında artması FDM'nin ısı depolama veriminde %17,2 artışa sebep olmuştur. Sıcak akışkanın giriş sıcaklığı 40?'den 80?'ye kademeli olarak artması FDM'nin ısı depolama veriminde %15,8 artışa sebep olmuştur. Ayrıca diğer FDM tipleri arasında RT60 en yüksek ısı depolama performansı göstermiştir. Bu çalışmadan elde edilen verilerle, ısı transfer etkinliği daha yüksek ısı değiştiricilerin tasarlanabilmesi ve farklı türdeki faz değiştiren malzemeler kullanarak daha verimli enerji depolama sistemlerinin tasarlanabileceği değerlendirilmiştir.
Increasing energy demands and limited resources have increased interest in designing energy storage systems for industries. Latent Heat Storage (LHS) systems could be promising solution technique for energy storage problem. Phase Change Materials (PCMs) as a LHS system is a well-known solution technique due to high energy storage capacity, chemical stability and low vapor pressure properties at low operating temperatures. These properties have made PCMs promising energy storage materials for many applications such as electronic cooling, waste heat recovery and many different fields. The aim of this study is numerically investigate heat transfer effectiveness of a regenerative heat exchanger using PCMs for different parameters. The parameters used in the study were determined as hot fluid Re number (Re=400, 800, 1200, 1600); hot fluid inlet temperature (Thot,inlet=40, 60, 70, 80?) and different PCMs types (SP70, RT100, RT60). ANSYS Fluent software has been used for computational fluid dynamics (CFD) analysis. The results indicate that increasing Reynolds number of the hot fluid gradually in range of Re=400-1600 caused an increase of 17.2% in efficiency of heat storage of PCM material. Increasing inlet temperature of the hot fluid gradually from 40? to 80? caused an increase of 15.8% in the efficiency of heat storage of PCM material. Furthermore, among different types of PCMs, RT60 has performed the highest heat storage performance. It has been evaluated that, with the data obtained from this study, heat exchangers with higher heat transfer effectiveness can be designed and more efficient energy storage systems can be designed by using different types of phase change materials.
Increasing energy demands and limited resources have increased interest in designing energy storage systems for industries. Latent Heat Storage (LHS) systems could be promising solution technique for energy storage problem. Phase Change Materials (PCMs) as a LHS system is a well-known solution technique due to high energy storage capacity, chemical stability and low vapor pressure properties at low operating temperatures. These properties have made PCMs promising energy storage materials for many applications such as electronic cooling, waste heat recovery and many different fields. The aim of this study is numerically investigate heat transfer effectiveness of a regenerative heat exchanger using PCMs for different parameters. The parameters used in the study were determined as hot fluid Re number (Re=400, 800, 1200, 1600); hot fluid inlet temperature (Thot,inlet=40, 60, 70, 80?) and different PCMs types (SP70, RT100, RT60). ANSYS Fluent software has been used for computational fluid dynamics (CFD) analysis. The results indicate that increasing Reynolds number of the hot fluid gradually in range of Re=400-1600 caused an increase of 17.2% in efficiency of heat storage of PCM material. Increasing inlet temperature of the hot fluid gradually from 40? to 80? caused an increase of 15.8% in the efficiency of heat storage of PCM material. Furthermore, among different types of PCMs, RT60 has performed the highest heat storage performance. It has been evaluated that, with the data obtained from this study, heat exchangers with higher heat transfer effectiveness can be designed and more efficient energy storage systems can be designed by using different types of phase change materials.
Açıklama
Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Termodinamik Bilim Dalı
Anahtar Kelimeler
Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
