عنوان

بررسی تجربی عملکرد حرارتی هیت‌سینک‌های مستطیلی و دایروی پره‌دار حاوی هم‌زمان چند ماده تغییر فاز دهنده پارافینی

Number

پ۲۸۴۷۶

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی تجربی عملکرد حرارتی هیت‌سینک‌های مستطیلی و دایروی پره‌دار حاوی هم‌زمان چند ماده تغییر فاز دهنده پارافینی

First Statement of Responsibility

کسری محمدزاده عباچی

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی شیمی و نفت

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۰۲ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی شیمی- طراحی فرایند

Date of degree

۱۴۰۱/۱۱/۱۸

Text of Note

با توجه به افزایش جمعیت و رشد جوامع انسانی در جهان، نیاز بیشتری به منابع انرژی و یا استفاده بهینه از انرژی‌های موجود، احساس می‌گردد. یکی از منابع انرژی که بطور متداول مورد استفاده قرار گرفته، سوخت های فسیلی می‌باشند که جزو منابع تجدید ناپذیر بوده و محدود می‌باشند، لذا امروزه ذخیره سازی انرژی از اهمیت بسزایی برخوردار می‌باشد. مواد تغییر فاز دهنده به دلیل ظرفیت بالای حرارتی، جذب انرژی مربوط به گرمای نهان در حین تغییر فاز و ضریب هدایت حرارتی اندک، نقش مهمی در توسعه سیستم های انرژی پایدار و مهندسی دارند. از این مواد بطور گسترده در خنک سازی تجهیزات الکتریکی،‌ صنایع غذایی، نساجی استفاده می‌گردد. هدف اصلی این تحقیق، بررسی تاثیر چند ماده تغییر فاز دهنده پارافینی به طور همزمان در حجم‌های یکسان و هندسه های مختلف بر ذخیره سازی انرژی در چاه‌های حرارتی می‌باشد. بدین منظور، چند هیت سینک آلومینیومی پره‌دار مستطیلی به گونه ای طراحی گردید که حجم مواد تغییر فاز دهنده موجود بین شیارها و همچنین مساحت داخلی پره‌ها که باعث ایجاد مقاومت حرارتی هدایتی می‌گردد، یکسان باشد. تاثیر استفاده از مواد تغییر فاز دهنده پارافینی مختلف با درصد های 1 الی5 درصد در آرایش ها و جانمایی مختلف و همچنین افزایش تعداد پره و ارتفاع چاه حرارتی، بر عملکرد چاه حرارتی، مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین در دو هیت سینک دایروی آلومینیومی پره‌دار مشابه که یکی توپر و دیگری توسط مواد تغییر فاز دهنده پارافینی پر‌شده است، تاثیر استفاده از مواد تغییر فاز دهنده پارافینی بجای ساختار آلومینیومی توپر، بررسی می‌گردد. به‌وسیله یک المنت ضعیف به عنوان منبع حرارتی از مرکز این چاه‌های حرارتی، شار گرمایی40 وات که توسط دیمر تنظیم می‌گردد، به‌صورت یکسان اعمال گردیده و با استفاده از دماسنج های موجود در هر قسمت چاه حرارتی، دما اندازه گیری می‌شود و بدین صورت تاثیر چند ماده تغییر فاز دهنده پارافینی و همچنین هندسه چاه حرارتی بر میزان ذخیره سازی انرژی، اندازه گیری می‌گردد. با محاسبه راندمان حرارتی برای حالات مختلف مشاهده گردید که در هیت‌سینک‌های مستطیلی، بیشترین راندمان به مقدار89 درصد، در حالتی که هیت سینک دوم بطور کامل با پارافین 1درصد پر‌شده است، حاصل می‌گردد. در هیت‌سینک‌های دایروی نیز در حالتی که به‌صورت توپر می‌باشد، دمای بحرانی در حدود 35 درجه می‌باشد که با اضافه کردن پارافین، این دما در حالت پره بلند، به مقدار 65 درجه و در حالت پره کوتاه به میزان 140 درجه رسید. در مقایسه حالات پر‌شده بین هیت سینک توخالی پره کوتاه و بلند نیز مشاهده گردید، و در حالت تو‌خالی بهترین بازده با مقدار 28 درصد در حالتی که هیت سینک پره کوتاه با پارافین1 درصد پر‌شده، حاصل گردید. از لحاظ سریع تر بودن مدت زمان سرمایش نیز آزمایش هیت سینک دوم پارافین 5 درصد بهینه‌ترین حالت می‌باشد

Text of Note

Abstract:Because of the increased population and the growing human societies in the world, not only there is a greater demand for energy resources, but also optimization of the energy consumption is a vital matter. Fossil fuel is one of the common energy sources but it is contaminent and limited, so nowadays its better to optimize energy resources and save energy. Phase Change Materials (PCM) have an important role in the development of sustained energy and engineering systems because of their high thermal capacity, energy absorbtion during phase change and low thermal conduction coefficient. It is used widely in the cooling of the electronics, food, fabrics and textile industry. The primary purpose of this investigation is to consider the effect of multi phase change materials simultaneously on the same volume and geometry. So a series of rectangular aluminum heatsinks with fins, designed in a way that the same mass of PCM between grooves and the internal area of the fins which cause thermal conduction resistance, make a better comparison for thermal efficiency. The effect of different paraffins with1-5% fat, different layouts, height and width are considered. Also the effect of paraffin in two circular heatsinks with long and short fins, in hollow and filled conditions, investigated. The energy source is controlled by dimmer in a way to make 20 W energy from the bottom and center of the heatsinks and the temperature of the paraffin and heatsink, detect by temperature transmitter of LM35 and Arduino. Stefan number is a dimensionless number for better and cater comparison of different PCM. A linear relationship is between Stefan number and the time required to melt PCM. As the Stefan number increases, the required effective time to reach the full melting and phase change, decreases. For the 3 different paraffins used in this research the Stefan number for 1% paraffin is 6.91, for 3% paraffin is 19.79 and for 5% paraffin is 26.57. As the calculations of thermal efficiency, it is observed that for number two heat sink filled with 1% paraffin, has the best efficiciency of 89% and in the case that this heatsink filled with 5% paraffin, the best cooling duration observed with steffan number of 34.9. In circular heatsinks observed that in the case of bulk aluminuim heatsink with long fins, critical temperature is 35, this temperature in the case of hollow heatsink with long fins is 65 and in the case of hollow heatsink with short fins is 140. The best case in the circular heatsink is hollow heatsink with short fins filled with1% paraffin with the efficiency of 28% and and in the case that hollow heatsink with long fins filled with 5% paraffin, the best cooling duration observed with steffan number of 34.9.

Variant Title

Experimental investigation on thermal performance of paraffin base multi-PCMs in rectangular and circular heat sinks with fins

Entry Element

‏محمدزاده عباچی‏،

Part of Name Other than Entry Element

کسری ‏

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏احمدلوی داراب‏،

Entry Element

‏محمدعلی،

Part of Name Other than Entry Element

مجید ‏

Part of Name Other than Entry Element

حافظ ‏

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز