تحديد سماكة المادة المتحولة الطور خلال عملية التجمد حول اسطوانة دورانية تحليلياً وعددياً وتجريبياً

الملخص

إن نظام تخزين الطاقة الحرارية الباردة هو وسيلة مبتكرة لتخزين الطاقة ليلاً خارج اوقات الذروة لاستخدامها في اوقات الذروة نهاراً في العديد من المواقع. ومن المعلوم أن تكييف وتبريد الهواء يشكل الاستهلاك الأعظمي للطاقة الكهربائية في فصل الصيف حيث في بعض المناطق تمثل ما يصل إلى نصف معدل الاستهلاك الطاقي خلال ساعات الذروة في منتصف اليوم، وبما أن المرافق لديها ليلاً قدرة توليد كهربائية، فإن الكهرباء المولدة خلال خارج اوقات الذروة تكون أقل تكلفة بكثير. الهدف الرئيس من هذا البحث هو إيجاد علاقة تربط بين سماكة الطور الصلب المتشكل (الجليد) عند استخدام الماء كمادة متغيرة الطور مع الزمن. تم استخدام طريقة المقاومات الحرارية لإيجاد الحل التحليلي. تم استخدام برنامج ANSYS15 لحل المعادلات الناظمة للمسألة المدروسة بطريقة الحجوم المنتهية، وكانت النتائج بين الطريقتين السابقتين متقاربة بنسبة خطأ 9.5% في سماكة الطور الصلب المتشكل بعد 8 ساعات عمل. لمعرفة مدى تطابق الحلول النظرية مع الواقع، تم إجراء تجربة عملية باستخدام محلول غليكول إيثيلين كوسيط تبريد ثانوي (سائل ناقل الحرارة) وكان الخطأ النسبي في سماكة الطور الصلب المتشكل مع الزمن بعد 8 ساعات عمل بين الطريقتين التحليلية والتجريبية %13.5, وبين الطريقتين الحاسوبية العددية والتجريبية %2.7.