원형 실린더 내 타원형 튜브의 표면 온도 변화가 상 변화 물질 기반 잠열 저장 시스템 용융 성능에 미치는 수치적 연구

김보람; 임태빈; 권태우; 하만영

doi:10.3795/KSME-B.2024.48.10.645

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김보람 (부산대학교) 임태빈 (부산대학교) 권태우 (부산대학교) 하만영 (부산대학교)

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 B권 대한기계학회논문집 B권 제48권 제10호(통권 제469호)

발행연도: 2024.10

수록면: 645 - 655 (11page)

DOI: 10.3795/KSME-B.2024.48.10.645

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본 연구에서는 원형 실린더 내 타원형 튜브 표면의 온도 변화가 상 변화 물질을 이용한 잠열 저장 시스템의 열적 성능에 미치는 영향을 수치적으로 분석하였다. 상 변화 과정을 모사하기 위해 enthalpy-porosity 기법을 적용하였으며, 스테판 수, 푸리에 수, 레일레이 수를 포함한 무차원 분석을 통해 열전달 및 상 변화 과정을 평가하였다. 튜브 표면 온도에 따른 상 변화 물질의 용융 속도와 패턴을 정량적으로 분석하여 새로운 상관식을 개발하였다. 또한, 열전달 효율성을 분석한 결과, 튜브 표면 온도가 낮을수록 효율이 높아지고 튜브 표면 온도가 높을수록 일부 에너지가 액체 PCM의 현열로 전환되면서 전체 효율이 감소함을 확인하였다.

#Latent Heat Thermal Energy Storage System(잠열 저장 시스템) #Phase Change Material(상 변화 물질) #Liquid Fraction(액상 분율) #Elliptical Tube(타원형 튜브) #Melting(용융) #Computational Fluid Dynamics(전산 유체역학) #Dimensionless Analysis(무차원 분석)

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Zheng, Z. J. and Yang, X., 2022, “A Novel System for High-Purity Hydrogen Production based on Solar Thermal Cracking of Methane and Liquid-Metal Technology: Thermodynamic Analysis,” Energy Conversion and Management, Vol. 157, pp. 562~574.

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Elarem, R., Alqahtani, T., Mellouli, S., Aich, W., Khedher, N. B., Kolsi, L. and Jemni, A., 2021, “Numerical Study of an Evacuated Tube Solar Collector Incorporating a Nano-PCM as a Latent Heat Storage System,” Case Studies in Thermal Engineering, Vol. 24, Article 100859.

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