
تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,339 |
تعداد مقالات | 16,461 |
تعداد مشاهده مقاله | 53,439,247 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 16,002,435 |
بررسی انتقال گرمای تغییر فاز در چاه گرمایی حلقوی پر شده با ماده تغییر فاز دهنده-فوم فلزی | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 54، شماره 4 - شماره پیاپی 109، بهمن 1403، صفحه 77-86 اصل مقاله (1.5 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.61951.3422 | ||
نویسندگان | ||
راضیه حسن زهرائی1؛ حبیباله سایهوند* 2 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران | ||
2دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران | ||
چکیده | ||
در این مقاله، انتقال گرما در یک چاه گرمایی حلقوی شامل ماده تغییر فاز دهنده بصورت عددی بررسی شده است. سطح داخلی چاه گرمایی در معرض شار گرمایی پالسی گذرا قرار دارد و سطح بیرونی آن با همرفت طبیعی خنک میشود. تحت این شرایط، دو فرایند متوالی ذوب و انجماد در ماده تغییر فاز دهنده ایجاد میشود. تغییر فاز با استفاده از روش آنتالپی-تخلخل و همرفت طبیعی در محیط متخلخل از فرمول دارسی برینکمن مدلسازی شده است. معادلات حاکم بیبعد به روش المان محدود گسستهسازی شده و حل عددی آنها با استفاده از نرم افزار Comsol انجام شده است. برای اطمینان از صحت شبیهسازی، نتایج با پژوهشهای قبلی اعتبار سنجی شده که توافق خوبی را نشان دادهاند. نتایج بدست آمده نشان میدهند افزایش شار پایه سبب تقویت اثرات همرفت طبیعی در فاز مذاب میشود. این اثر را میتوان در کاهش شیب افزایش دمای سطح باتری مشاهده نمود. همچنین کارایی چاه گرمایی طی فرایند ذوب افزایش و مقدار کمینه آن در فرایند انجماد، بزرگتر از واحد میشود. افزایش مدت زمان پالس شار گرمایی، سبب پخش بهتر گرما در چاه گرمایی شده و کسر حجم ذوب و دمای سطح باتری را افزایش میدهد. در کارایی کلی چاه گرمایی تغییر چندانی ایجاد نمیشود. | ||
کلیدواژهها | ||
چاه گرمایی؛ ماده تغییر فاز دهنده؛ فوم فلزی؛ شار گرمایی پالسی گذرا؛ روش انتالپی-تخلخل؛ کسر حجم ذوب | ||
مراجع | ||
[1]
|
Chen Y, Kang Y, Zhao Y, Wang L, Liu J, Li Y, et al. A review of lithium-ion battery safety concerns: The issues, strategies, and testing standards. Journal of Energy Chemistry. 2021 August; 59: 83-99.
|
|
[2]
|
Sarvar-Ardeh S, Rashidi S, Rafee R, Karimi N. A review on the applications of micro /mini channels for battery thermal management. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2023 April; 148: 7959-7979.
|
|
[3]
|
Hosseinizadeh SF, Tan FL, Moosania SM. Experimental and numerical studies on performance of PCM-based heat sink with different configurations of internal fins. Applied Thermal Engineering. 2011 December; 31(17-18): 3827-3838.
|
|
]4[ رستمیان ف، اعتصامی ن، حقگو م، مروری جامع بر استفاده از مواد تغییر فاز دهنده در خنک سازی بردهای الکترونیکی. مجلۀ مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1401، د. 52، ش. 1، ص 359-368.
|
||
[5]
|
Gharbi S, Harmand S, Jabrallah SB. Experimental comparison between different configurations of PCM based heat sinks for cooling electronic components. Applied Thermal Engineering. 2015 August; 87: 454-462.
|
|
[6]
|
Kalbasi R, Salimpour MR. Constructal design of phase change material enclosures used for cooling electronic devices. Applied Thermal Engineering. 2015 June; 84: 339-349.
|
|
[7]
|
Sun X, Zhang Q, Medina MA, Lee KO. Experimental observations on the heat transfer enhancement caused by natural convection during melting of solid–liquid phase change materials (PCMs). Applied energy. 2016 January; 162: 1453-1461.
|
|
[8]
|
Lee YJ, Kim SJ. Thermal optimization of the pin-fin heat sink with variable fin density cooled by natural convection. Applied Thermal Engineering. 2021 May; 190: 116692.
|
|
[9]
|
Sayehvand HO, Abolfathi S, Keshavarzian B. Investigating heat transfer enhancement for PCM melting in a novel multi-tube heat exchanger with external fins. Journal of Energy Storage. 2023 November; 72: 108702.
|
|
[10]
|
Haghighi SS, Goshayeshi HR, Safaei MR. Natural convection heat transfer enhancement in new designs of plate-fin based heat sinks. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2018 October; 125: 640-647.
|
|
[11]
|
Xiao X, Zhang P, Li M. Preparation and thermal characterization of paraffin/metal foam composite phase change material. Applied Energy. 2013 December; 112: 1357-1366.
|
|
[12]
|
Zheng H, Wang C, Liu Q, Tian Z, Fan X. Thermal performance of copper foam/paraffin composite phase change material. Energy Conversion and Management. 2018 February; 157: 372-381.
|
|
[13]
|
Hajjar A, Jamesahar E, Shirivand H, Ghalambaz M, Mahani RB. Transient phase change heat transfer in a metal foam-phase change material heatsink subject to a pulse heat flux. Journal of Energy Storage. 2020 October; 31: 101701.
|
|
[14]
|
Ghalambaz M, Zhang J. Conjugate solid-liquid phase change heat transfer in heatsink filled with phase change material-metal foam. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020 January; 146: 118832.
|
|
[15]
|
Hussain A, Tso CY, Chao CYH. Experimental investigation of a passive thermal management system for high-powered lithium-ion batteries using nickel foam-paraffin composite. Energy. 2016 November; 115: 209-218.
|
|
[16]
|
Veismoradi A, Modir A, Ghalambaz M, Chamkha A. A phase change/metal foam heatsink for thermal management of battery packs. International Journal of Thermal Sciences. 2020 November; 157: 106514.
|
|
[17]
|
Sushobhan BR, Kar SP. Thermal Modeling of Melting of Nano based Phase Change Material for Improvement of Thermal Energy Storage. Energy Procedia. 2017 March; 109: 385–392.
|
|
[18]
|
Colla L, Ercole D, Fedele L, Mancin S, Manca O, Bobbo S. Nano-Phase Change Materials for Electronics Cooling Applications. Journal of Heat Transfer. 2017 May; 139(5): 052406.
|
|
[19]
|
Alshaer WG, Rady MA, Nada SA, Del Barrio EP, Sommier A. An experimental investigation of using carbon foam–PCM–MWCNTs composite materials for thermal management of electronic devices under pulsed power modes. Heat and Mass Transfer. 2016 May; 53(2): 569–579.
|
|
[20]
|
Alshaer WG, Nada SA, Rady MA, Del Barrio EP, Sommier A. Thermal management of electronic devices using carbon foam and PCM/nano-composite. International Journal of Thermal Sciences. 2015 March; 89: 79–86.
|
|
[21]
|
Bhattacharya A, Calmidi V, Mahajan R. Thermophysical properties of high porosity metal foams. International journal of heat and mass transfer. 2002 February; 45: 1017-1031.
|
|
[22]
|
Buonomo B, Celik H, Ercole D, Manca O, Mobedi M. Numerical study on latent thermal energy storage systems with aluminum foam in local thermal equilibrium. Applied Thermal Engineering. 2019 August; 159: 113980.
|