الملخص
تقدم هذه الورقة نموذجا رياضيا لإنتقال الحرارة العابر ثنائي الأبعاد لمادة متغيرة الطور. تتكون المنظومة من أنبوب نحاسي محاط بغلاف محوري مكونا فراغا حلقيا. تم تعبئة الفراغ الحلقي بالمادة المتغيرة الطور التي تتبادل الحرارة مع المائع الثنائي الطور المتدفق في الأنبوب.
أُستخدمت طريقة الحجوم المحدودة لنمذجة المسألة عدديا.تمتاز هذه الطريقة بإمكانية الأخذ في الإعتبار الحرارة الكامنة عن طريق تعريف الإنثالبي الكلية، بينما تمت نمذجة التدفق ثنائي الطور من خلال معادلة الطاقة ومعادلة تجريبية لمعامل انتقال الحرارة.
أُجريت دراسة بارامترية لمعرفة تأثير مجموعة من موائع التبريد المختلفة الخواص، ودرجة حرارة التشبع، وزمن التفريغ، ومعدل التدفق، على التوزيع الحراري داخل المادة المتغيرة الطور وأيضا على كمية الطاقة الحرارية المنتقلة.
تم أختيار ثلاثة أنواع من موائع التبريد وهم، ثاني أكسيد الكربون (R744) والفريون 134a والفريون 407C. بيّنت النتائج أن استخدام ثاني اكسيد الكربون صاحبه أفضلية في خصائص انتقال الحرارة وقصر في زمن التجميد مقارنة ببقية الموائع المختارة.
ABSTRACT
This paper presents a numerical model of a two–dimensional axi-symmetrical transient controlled heat conduction of Phase Change Material (PCM). The system consists of a copper tube surrounded by a coaxial cylinder which forms an annular gap around the tube. The annular is filled with PCM while the two-phase fluid undergoes heat exchange through a tube wall.
The finite volume approach for numerical modeling of phase change problem is employed. The essential feature of this approach is that the evolution of latent heat is accounted for by the definition of total enthalpy (H), while the two-phase fluid flows is modeled via a single energy equation with empirical correlation for the heat transfer coefficient.
A parametric study is carried out to find out influence of different kinds of refrigerants, refrigerant saturation temperature, discharging time, and refrigerant mass flow on the temperature distribution inside the PCM, and the amount of heat released by PCM.
Three refrigerants with different properties are selected for the present study; those are, carbon dioxide (R744), Freon 134a (R134a) and Freon 407C (R407C). The results show that the refrigerant R744 is characterized with the best heat transfer characteristics, and the lowest solidification time of PCM.
