فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در این پژوهش، تأثیر چندین عامل کلیدی بر بهبود عملکرد سیستم‌های ذخیره‌سازی حرارتی مبتنی بر مواد تغییر فازدهنده (PCM) به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای تحلیل‌شده شامل گام پره‌ها، افزودن نانوذرات اکسید آلومینیوم به PCM، جنس پره‌ها (آلومینیوم، مس و تیتانیوم) و شکل هندسی محفظه (مستطیلی، مربعی، مثلثی و متوازی‌الاضلاع) بودند. نتایج نشان داد کاهش گام پره‌ها، ضمن افزایش نرخ انتقال حرارت در مراحل اولیه ذوب، در گام‌های بسیار کوچک (۵ میلی‌متر) به دلیل محدودیت فضای جریان همرفت طبیعی، منجر به کاهش سرعت ذوب در مراحل بعدی می‌شود. بهترین عملکرد در گام‌های ۷.۵ و ۱۰ میلی‌متر با جنس آلومینیوم مشاهده شد که تعادل مناسبی میان هدایت حرارتی و جریان همرفت برقرار می‌کند. همچنین افزودن نانوذرات اکسید آلومینیوم به PCM موجب افزایش هدایت حرارتی موثر و کاهش زمان ذوب تا حدود ۵٪ گردید. تحلیل جنس پره‌ها نشان داد که پره‌های آلومینیومی و مسی به دلیل هدایت حرارتی بالاتر، زمان ذوب کمتری نسبت به تیتانیومی‌ها دارند و آلومینیوم به دلیل تعادل هزینه، وزن و هدایت حرارتی، گزینه‌ای مطلوب است. از سوی دیگر، شکل هندسی محفظه تأثیر چشمگیری بر فرآیند ذوب داشته و محفظه مستطیلی با بهبود ۶۰٪ نسبت به مربع، ۴۴٪ نسبت به مثلث و ۳۴٪ نسبت به متوازی‌الاضلاع، بهترین عملکرد را نشان داد که ناشی از توزیع بهینه پره‌ها و فضای مناسب برای جریان‌های همرفت طبیعی است. یافته‌های این مطالعه می‌تواند به عنوان راهنمایی کاربردی در طراحی و بهینه‌سازی سامانه‌های ذخیره‌سازی حرارتی مبتنی بر مواد تغییر فازدهنده، به‌ویژه در کاربردهای مهندسی انرژی، مورد استفاده قرار گیرد.