بهینه سازی چیدمان فین ها در مبدل حرارتی دو لوله ای جهت بهبود عملکرد ذخیره سازی در مواد تغییر فاز دهنده

استفاده از سیستم های ذخیره گرمای نهان با استفاده از مواد تغییر فازدهنده (PCM) راه موثری برای ذخیره انرژی حرارتی است که اخیرا بسیار مورد توجه بوده است. استفاده از فین ها یکی از ساده ترین و ارزان ترین راهکارهای افزایش انتقال حرارت در PCM و افزایش عملکرد سیستم ذخیره سازی است. با توجه به اینکه نحوه چیدمان فین ها در مدت زمان شارژ PCM و در نتیجه راندمان انتقال حرارت تاثیر بسزایی دارد، هدف اصلی از این مطالعه، بهینه سازی چیدمان فین ها در محفظه PCM در یک مبدل حرارتی دولوله ای، جهت کاهش زمان شارژ و در نتیجه افزایش راندمان سیستم ذخیره سازی انرژی است. برای این منظور معادلات حاکم شامل بقای جرم، بقای ممنتوم و بقای انرژی در یک مبدل حرارتی دولوله ای فین دار، با استفاده از نرم افزار انسیس-فلوئنت حل شده اند و رفتار دینامیکی PCM و عملکرد سیستم ذخیره سازی مورد بررسی قرار گرفته است. عملکرد حرارتی-سیالاتی PCM در چیدمان های مختلف فین ها با رسم کانتورهای کسرمایع، بردارهای سرعت و خطوط جریان بطور کامل تحلیل شده اند. همچنین برای یافتن بهترین چیدمان فین ها جهت بهینه سازی عملکرد ذخیره سازی، از روش سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی استفاده شده است. نتایج بدست آمده از سطح پاسخ با منحنی مرتبه سوم رتبه کاسته که از 25 شبیه سازی حاصل شده است، نشان می دهد در مقایسه با حالت بدون فین، چیدمان یکنواخت فین ها حدود 19% و چیدمان بهینه فین ها حدود 56% زمان شارژ را کاهش می دهد که عدد قابل توجهی است.