شبیه سازی عددی عملکرد حرارتی سیستم گرمایش از کف با مواد تغییر فاز محصور (PCM)

چکیده

در مقاله حاضر، یک نوع از مواد تغییر فاز محصور گرمایش از کف آب گرم دما پایین و همچنین سیستم تابشی خورشیدی مورد بررسی یک ساختار ،PCM  قرار گرفته است . برای به دست آوردن بهترین عملکرد خواص جدید گرمایش ی طراحی گردیده که در آن لوله های انتقال حرارت در یک لایه محصور مواد تغییر فاز بدون بتن ریزی قرار می گیرند . رابطه زمان ذخیره سازی با دمای لایه سطحی کف در دماهای مختلف آب گرم بررسی شده و ،PCM حرارتی تحت دماهای مختلف PCM با استفاده از روش آنتالپی، زمان ذخیره سازی حرارتی آب ذخیره، دبی آب ذخیره، پوشش کف و شرایط عایق مورد مطالعه قرار گرفته است.

     مطاله بیشتر در خصوص مواد تغییر فاز دهنده (PCM):

     تحلیل و طراحی سیستم گرمایشی ساختمان مسکونی با استفاده از ذخیره کننده های حرارتی PCM

مقدمه

PCM به مواد تغییر فاز دهنده گفته می شود. این مواد ترکیبات آلی یا معدنی هستند که قابلیت جذب و ذخیره مقادیر زیادی از انرژی گرمایی را درون خود دارا می باشند. ذخیره انرژی گرمایی در این مواد، طی فرایند تغییر فاز ( جامد به مایع یا بالعکس ) صورت می گیرد. گرمایش ذخیره ای از کف با مواد تغییر فاز، یک فناوری گرمایش پیشرفته می باشد که گرمای نهان را جذب و دمای آن را در زمان تغییر فاز تقریبا ثابت نگه می دارد و دارای ظرفیت ذخیره PCM با استفاده از انرژی بالایی می باشد. این فناوری بخوبی مغایرت عرضه و تقاضای انرژی را برطرف می سازد و به لطف استفاده آن از برق خارج از اوج و انرژی خورشیدی، یکی از بهترین راههای بهبود بهره وری انرژی است. در همین حال، گرمایش ذخیره ای از کف با تغییر فاز، همچنین می تواند دمای محیط را کنترل و آسایش هر چه بیشتر محیط داخلی را فراهم آورد. در نتیجه، این فناوری در حال تبدیل شدن به یک کانون توجه در زمینه معماری صرفه جویی در انرژی می باشد[۳-۷]. درصورت انتخاب نوع صحیح مواد تغییر فاز براساس اقلیم منطقه، تغییرات دمایی منطقه و متناسب با فصل، می توان کاهش ۲۰ درصدی در انرژی مصرفی ساختمان داشت [۱-۲]. مقاله حاضر اثرات عوامل مختلف در گرمایش ذخیره ای از کف با منبع حرارت درونی ( لوله های آب و المنت های الکتریکی)و همچنین عملکرد حرارتی را تحت سه شرط مرزی مختلف ارائه می نماید

مدل ریاضی

ساختار گرمایش از کف با pcm و منبع گرمایی داخلی درشکل ( ۱) نشان داده شده و پارامترهای ترموفیزیکی مواد PCM ساختار گرمایش از کف با انتخاب شده یک نوع هیدرا ت نمک بوده که درجه حرارت تغییر فاز آن PCM . گرمایشی آن در جدول ( ۱) داده شده است بسته بندی می شود . لوله های PCM ، هنگام ذوب و خوردگی بتن PCM حدود می باشد . برای جلوگیری از نشت بسته بندی شده در اطراف لوله های گرم که بالای آنها پوشش کف می باشد ، قرار PCM گرم روی عایق قرار گرفته و در کف منتقل شده و ذخیره می شود وسپس در مواقع نیاز به PCM می گیرد. زمانی که لوله ها گرم می شوند، گرما به اتاق منتشر می شود.

به کمک نظریه انتقال حرارت تغییر فاز، مدل عملکرد حرارتی بر اساس کف ذخیره کننده حرارت تشریح شده در بالا شبیه سازی می گردد . همانند مطالعه سیستم های ذخیره سازی انرژی تغییر فاز، در اینجا نیز اغلب آنتالپی و گرمای ویژه استفاده می شود که گرمای ویژه به طور مستقیم تابع دما می باشد که البته نیازمند مت ابعت از خط جامد - مایع می باشد . بر خلاف گرمای ویژه، آنتالپی تابع گرمای نهان و دما می باشد که با اعمال رابطه دما و گرمای نهان در معادله انرژی، توزیع دما به دست خواهد آمد . تغییر فاز مواد  تغییر فاز pcm اغلب در محدوده دمایی گسترده و نه در یک نقطه دمای خاص رخ می دهد. مزیت آنتالپی آن است که نیاز به متابعت از خط جامد - مایع نبوده و معادله انرژی برای حالت های جامد، جام د - مایع و مایع مناسب می باشد و این امر به طور قابل ملاحظه ای شبیه سازی را ساد ه می سازد و بر این اساس، بویژه برای مدل های چند بعدی مناسب است . به منظور ساد ه سازی شبیه سازی، فرضیات زیر در نظر گرفته می شود:

- انتقال حرارت از پوشش کف PCM بسته بندی شده و عایق حرارت به صورت دو بعدی منظور شده و انتقال حراارت در طول لوله ها نادیده گرفته می شود.

- اطراف لوله های  حرارتی پر از  می باشدPCM  می باشد.

- با چشم پوشی از اثر انتقال حرارت جابجایی در مایع، انتقال حرارت  به صورت هدایتی در نظر گ می شود.

- دمای داخلی ثابت فرض می شود.

- ضریب انتقال حرارت جابجایی بین سطح کف و هوای داخل ثابت در نظر گرفته می شود.

در این مقاله ، شرایط مرزی قطبی به کار برده می شود و معادله گسسته سازی شده به طور جداگانه با توجه به شرط مرزی اول( دمای دیواره ثابت، شرط مرزی دوم ( شار حرارتی یکنواخت) و شرط مرزی سوم ( جابجایی روی سطح ) حل تغییر فاز دهد . واحدهای شبکه کف ذخیره PCM میشود. فرایند ذخیره حرارت زمانی به پایان می رسد که آخرین نقطه در PCM تغییر فاز دهد.

 

ترجمه و گردآوری: مرتضی پیرعدل - سجاد پیرعدل

دانلود متن کامل

تحلیل و طراحی سیستم گرمایشی ساختمان مسکونی با استفاده از ذخیره کننده های حرارتی PCM

 "پایان نامه مهندسی مکانیک مقطع کارشناسی ارشد - گرایش تبدیل انرژی" تحلیل و طراحی سیستم گرمایشی ساختمان مسکونی با استفاده از ذخیره­ کننده ­های حرارتی PCM   تهیه شده بصورت کاملا انحصاری توسط ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 449000 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: پایان نامه

مکانیک شکست (Fracture Mechanics)

مقدمه : یکی از عمده ‌ترین مسائلی که انسان از زمان ساختن ساده‌ترین ابزارها با آن مواجه بوده است پدیده شکست در اجسام می‌باشد و درواقع برای استفاده از مواد ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 99500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: پایان نامه

مفهوم اگزرژی (Exergy)، کاربردهای اگزرژی در تحلیل سیستم، یک نمونه تحلیل اگزرژی

مفهوم اگزرژی و کاربرد‌های اگزرژی در تحلیل سیستم: زمانی که قانون اول ترمودینامیک به عنوان اصل بقای انرژی بیان می شود، با کمیت اشکال مختلف انرژی سروکار داریم. از دیدگاه ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 99500 تومان

 مشخصات کلی: 

صفحات متن ترجمه: 16

گروه: پایان نامه

Stable And Metastable State

مقدمه: گیبس در مقاله خود در سال 1873 به نام "روشی در توصیف هندسی خواص ترمودینامیکی مواد در سطوح" خلاصه ‌ای ابتدایی از قوانین معادله‌ی جدیدش را معرفی می‌کند که ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 89500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: پایان نامه

مطالعه عددی ذوب کردن در داخل حلقه‌های افقی متحد المرکز و خارج از مرکز

چکیده: این مقاله، به بررسی عددی روی ذوب مواد تغییرفازدهنده با استفاده از N-eicosane  در داخل یک سیلندر استوانه‌ای می‌پردازد. شبیه سازی عددی برای ذوب مواد تغییرفازدهنده  بین دو استوانه در حالت‌های متحدالمرکز و خارج از مرکز با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت که دمای اولیه‌ی آن C˚۱ است. استوانه‌ی داخلی، لوله‌ای با دیواره‌های داغ درنظر گرفته می‌شود در حالی‌که لوله‌ی ... [ ادامه مطلب ]

انرژی خورشیدی و کاربرد های آن در گرمایش،سرمایش و ذخیره سازی انرژی (فصل اول: انرژی خورشیدی)

خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی ... [ ادامه مطلب ]

شبیه سازی عددی عملکرد حرارتی سیستم گرمایش از کف با مواد تغییر فاز محصور (PCM)

چکیده در مقاله حاضر، یک نوع از مواد تغییر فاز محصور گرمایش از کف آب گرم دما پایین و همچنین سیستم تابشی خورشیدی مورد بررسی یک ساختار ،PCM  قرار گرفته است . برای به دست آوردن بهترین عملکرد خواص جدید گرمایش ی طراحی گردیده که در آن لوله های انتقال حرارت در یک لایه محصور مواد تغییر فاز بدون بتن ریزی ... [ ادامه مطلب ]

دینامیک سیالات محاسباتی‎

فصل اول (معرفی CFD): برای حل جریان حول یک هندسه دلخواه از این روش ها استفاده می شود: روش تجربی، روش تحلیلی، روش عددی یا CFD هر یک از این روش ها کاربرد خاص خود را دارد و از مزایا و معایب خود برخوردار است.در روش تجربی از آزمایشگاه و تونل باد گرفته تا تست های واقعی پرواز استفاده می شود ... [ ادامه مطلب ]

اثبات ریاضی روابط پتانسیل شیمیایی

... [ ادامه مطلب ]

بررسی عددی اثر نرخ کرنش بر پیش بینی آسیب به کمک معیارحدشکل‌دهی دینامیکی در فرآیند شکل‌دهی ورق‌های فلزی با سرعت بالا

... [ ادامه مطلب ]

دستورالعمل طراحی و محاسبه سیستم روشنایی

 مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 119500 تومان

 مشخصات کلی: 

صفحات متن اصلی: 30

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل طراحی مخزن فلزی هوایی بر اساس آیین نامه AISC با در نظر گرفتن نیروی باد و زلرله

 فایل پیش رو اکسل طراحی مخزن فلزی هوایی می باشد که بر اساس آیین نامه AISC و با در نظر گرفتن نیروی باد و زلرله محاسبات را انجام داده و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 79500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل طراحی براکت فلزی بر اساس آیین نامه AISC-ASD 9th, Appendix F

 براکت های فلزی عناصر کنسولی هستند که در ستون ها جهت ایجاد اتصال تیرها پیش بینی می شوند. فایل پیش رو اکسل طراحی براکت فلزی می باشد که بر اساس آیین ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 79500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل طراحی براکت بتنی بر اساس آیین نامه IBC 2018 - ACI 318,19 و CBC 01 - ACI 318,95

 براکت های بتنی عناصر کنسولی هستند که در ستون ها جهت ایجاد اتصال تیرها پیش بینی می شوند. فایل پیش رو اکسل طراحی براکت بتنی می باشد که بر اساس آیین ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 79500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل تحلیل اتصال برشی دارای خروج از مرکزیت برای گروه پیچ

 این برنامه ظرفیت برشی اتصال پیچ و مهره ای دارای خروج از مرکزیت برای گروه پیچ را محاسبه می کند، ابزاری مناسب برای طراحی صفحات gusset و اتصالات پیچ و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 79500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل طراحی روسازی آسفالتی بر مبنای آیین نامه آشتو و استفاده از آزمایش ظرفیت باربری کالیفرنیا

 فایل پیش رو اکسل طراحی روسازی آسفالتی بر مبنای آیین نامه آشتو می باشد که با استفاده از نتایج آزمایش ظرفیت باربری کالیفرنیا CBR اطلاعات ورودی را تحلیل و نتایج را ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 79500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

طراحی ابعاد و سازه شالوده های عمیق (شمع ها و پایه های عمیق) در خشکی

 مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 119500 تومان

 مشخصات کلی: 

صفحات متن اصلی: 27

گروه: دستورالعمل طراحی

تحلیل غیرخطی و مدل سازی عددی تیر بتن مسلح تقویت شده با FRP توسط Finite Element Method

 "پایان نامه مهندسی عمران مقطع کارشناسی ارشد - گرایش سازه" تحلیل غیرخطی و مدل سازی عددی تیر بتن مسلح تقویت شده با FRP توسط Finite Element Method   مشخصات کلی: شامل فایلهای word و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 129500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

بررسی پارامترهای هندسی مهاربند زانویی

 "پروژه دانشجویی مهندسی عمران" بررسی پارامترهای هندسی مهاربند زانویی   مشخصات کلی: شامل فایلهای word و pdf بالغ بر 146 صفحه (4 فصل) فهرست مطالب فصل اول 1-1- مقدمه 1-2- شکل پذیری سازه ها 1-3- مفصل و لنگر پلاستیک 1-4- منحنی ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 129500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

شناسایی و رتبه بندی دلایل انحراف از هزینه پیش بینی شده و ارائه راهکارهای کاهش آن: مطالعه موردی پروژه های "پتروشیمی الف"

  "پایان نامه مهندسی عمران مقطع کارشناسی ارشد - گرایش مهندسی و مدیریت ساخت"   شناسایی و رتبه بندی دلایل انحراف از هزینه پیش بینی شده و ارائه راهکارهای کاهش آن: مطالعه ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 259500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی