잠열 저장 시스템에서 열원 및 휜 배치가 상 변화 물질의 용융 성능에 미치는 영향에 대한 수치적 연구

전세준; 권태우; 하만영

doi:10.3795/KSME-B.2024.48.9.575

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자료유형: 학술저널

저자정보: 전세준 (부산대학교) 권태우 (부산대학교) 하만영 (부산대학교)

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 B권 대한기계학회논문집 B권 제48권 제9호(통권 제468호)

발행연도: 2024.9

수록면: 575 - 588 (14page)

DOI: 10.3795/KSME-B.2024.48.9.575

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LHTES 내부 열원 및 휜의 배치가 PCM의 용융 성능에 미치는 영향을 수치 해석적으로 분석하였다. 상 변화 물질의 상 변화 과정을 모사하기 위해 enthalpy-porosity method를 사용하였다. 용융 특성을 분석하기 위해 평균 액상 분율, 유선, 온도 분포의 변화를 비교 분석하였다. 열원의 위치가 시스템의 하단에 위치할수록, 휜 사이의 각도가 증가할수록, 자연 대류의 영향을 지배적으로 받는 상단 및 측면 영역이 확장되어 PCM의 총 용융 시간이 감소했다. 총 용융 시간은 최대 4,982 s, 최소 690 s 소요되었고, 약 7배 차이를 보였다. 또한, 총 용융 시간을 예측하기 위한 ANN model이 개발되었고, 예측된 결과는 수치 해석 결과 대비 상대 오차 평균값이 2% 미만으로 나타났다.

#Latent Heat Thermal Energy Storage System(잠열 저장 시스템) #Phase Change Material(상 변화 물질) #Fin(휜) #Melting(용융) #Computational Fluid Dynamics(전산 유체역학) #Artificial Neural Network(인공신경 네트워크)

참고문헌 (20)

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Pahamli, Y., Hosseini, M. J., Ranjbar, A. A. and Bahrampoury, R., 2017, “Effect of Nanoparticle Dispersion and Inclination Angle on Melting of PCM in a Shell and Tube Heat Exchanger,” Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, Vol. 82, pp. 316~334.

Li, C., Li, Q. and Ge, R., 2022, “Enhancement of Melting Performance in a Shell and Tube Thermal Energy Storage Device under Different Structures and Materials,” Applied Thermal Engineering, Vol. 214, Article 118701.

Han, Y., Yang, Y., Mallick, T. and Wen, C., 2022, “Nanoparticles to Enhance Melting Performance of Phase Change Materials for Thermal Energy Storage,” Nanomaterials, Vol. 12, No. 11, Article 1864.

Seddegh, S., Tehrani, S. S. M., Wang, X., Cao, F. and Taylor, R. A., 2018, “Comparison of Heat Transfer between Cylindrical and Conical Vertical Shell-and-Tube Latent Heat Thermal Energy Storage Systems,” Applied Thermal Engineering, Vol. 130, pp. 1349~1362.

Darzi, A. R., Farhadi, M. and Sedighi, K., 2012, “Numerical Study of Melting inside Concentric and Eccentric Horizontal Annulus,” Applied Mathematical Modelling, Vol. 36, No. 9, pp. 4080~4086.

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