بهینه‌سازی چندهدفه ذخیره‌سازی انرژی در مواد تغییرفازدهنده در یک مبادله‌کن گرمایی دو لوله‌ای با دیواره مواج

نویسندگان

1 استادیار، پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

doi
10.22034/jmeut.2025.64649.3489
چکیده

در مطالعه حاضر، بهینه‌سازی چند هدفه عملکرد ذخیره‌سازی انرژی گرمای نهان در یک مبادله‌کن گرمایی دو لوله‌ای با دیواره داخلی موج‌دار انجام شده است که در آن هر دو دیدگاه گرمایی و سیالاتی در نظر گرفته شده است. با استفاده از نرم افزار تجاری Ansys-Fluent، از مدل k-ɛ RNG برای شبیه سازی جریان آشفته آب داغ و از مدل انتالپی-تخلخل برای شبیه‌سازی رفتار PCM-RT35 استفاده شده است. دامنه و تعداد موج دیواره داخلی به عنوان متغیرهای بهینه‌سازی  و کمترین زمان شارژ PCM و افت فشار جریان آب به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده‌اند. علاوه‌بر این، از روش سطح پاسخ به عنوان روش بهینه‌سازی و از تابع مطلوبیت به عنوان معیار تصمیم‌گیری برای انتخاب سیستم بهینه استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد با افزایش دامنه و عدد موج، افت فشار در کانال افزایش یافته و زمان شارژ نیز به دلیل ایجاد گردابه و افزایش سطح انتقال گرما کاهش می‌یابد. همچنین نتایج بهینه‌سازی نشان می‌دهد که در مقایسه با هندسه ساده، زمان شارژ تا 45% کاهش می‌یابد در حالی که افت فشار حدود 5% در سیستم بهینه افزایش می‌یابد.