عنوان پایان‌نامه
بررسی و مدل سازی فرایند ذخیره سازی انرژی حرارتی توسط پی سی ام و کنترل شرایط دمایی آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1627.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69821
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدسعید امامی
- استاد راهنما
- حسین ابوالقاسمی
- چکیده
- یکی از روش¬های مؤثر در ذخیره سازی انرژی گرمایی، استفاده از مواد تغییر فاز دهنده می¬باشد. از این رو هدف اصلی این رساله، استفاده از یک ماده تغییر فاز دهنده مناسب و تکیه بر نتایج آزمایشگاهی و سعی در ارائه راه¬ حل¬های تحلیلی و عددی نسبتا دقیق و تا حد امکان با کمترین فرضیات ساده شونده می¬باشد. در این تحقیق از پارافین به عنوان ماده تغییر فاز دهنده استفاده شد که به دلیل کاربردهای فراوان، به صورت گسترده در صنایع مختلف استفاده می¬شود. آزمایش¬های گوناگونی جهت تعیین خواص ترموفیزیکی پارافین از جمله آزمون DSC انجام شد. میزان گرمای نهان ذوب آن 195.6 kJ/kg به دست آمد که حاکی از بالا بودن ظرفیت پارافین جهت ذخیره انرژی گرمایی می¬باشد. فرآیند ذوب در یک محفظه مکعب مستطیل شکل از جنس پلکسی گلس انجام شد که یکی از دیواره¬های آن تحت شرط مرزی دما ثابت قرار دارد و سایر وجوه آن به خوبی عایق شده-اند. آزمایش¬ها برای دماهای مختلف سیال عامل انجام شد. نتایج تجربی نشان داد که افزایش دمای سیال عامل منجر به افزایش نرخ ذوب و افزایش میزان انرژی ذخیره شده تا مقدار 87.2 kJ در یک بازه 14 ساعته در ماده تغییر فاز دهنده می¬شود. در نهایت، مدل¬سازی تحلیلی و عددی فرآیند ذوب نیز انجام گرفت که مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدل¬سازی بیانگر عملکرد مناسب¬تر مدل¬سازی عددی (مقدار انحراف نسبی متوسط مطلق کمتر از 8%) جهت پیش¬بینی فرآیند ذوب می¬باشد.
- Abstract
- One effective way to store thermal energy involves the utilization of the phase change materials (PCM). The aim in this thesis is to perform both a theoretical and experimental investigation on a proper PCM with emphasis on generating accurate model results, based on analytical and numerical methods with minimum simplifications, that are corroborated by the experimental data. Paraffin was selected as the target PCM thanks to its vast availability. A set of analyses including the DSC test were conducted in order to determine thermophysical properties of paraffin. The latent heat of the paraffin sample was evaluated as 195.6 kJ/kg which indicate the relatively high potential of paraffin to store thermal energy. The melting process was conducted in a rectangular cuboid made of Plexiglass with one of its faces being subject to a constant temperature condition and the others being properly insulated. The experiments were repeated at different working fluid temperatures. According to the results, such an increase would lead to increases in the melting rate and the energy storage up to 87.2 kJ within a 14-day period in the PCM. In regard with the simulations, numerical solution strategies proved to be more accurate (an average absolute relative error of less than 8%) rather than the analytical methods with inevitable simplifying assumptions.
