استفاده از گرمای نهان در فرآیند تغییر فاز یکی از مهم‌ترین تکنیک‌ها در ذخیره‌سازی انرژی و یا کنترل فرآیندهای حرارتی است. دو ویژگی چگالی بالای انرژی حرارتی تبادل شده و انجام این فرآیند در دمای ثابت باعث جلب توجه محققین به استفاده از چنین تکنیک‌هایی در چند دهه اخیر شده است. با توجه به افزایش روز افزون تقاضا برای مصرف انرژی و رو به اتمام بودن منابع زیرزمینی مثل نفت و ذغال سنگ، مسئله ذخیره‌سازی انرژی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. سیستم‏‌های ذخیره‏‌ساز انرژی گرمای نهان با استفاده از مواد تغییر‏فاز‏دهنده راه‏‌حلی موثر برای ذخیره انرژی گرمایی به حساب می‌آیند. مزیت عمده مواد تغییرفازدهنده، چگالی ذخیره انرژی بالای آن‏ها در یک حجم کم و در یک بازه دمایی تقریبا ثابت می‏‌باشد. در پژوهش حاضر، با استفاده از نرم افزار FLUENT ( فلوینت )، به بررسی سه بعدی فرآیند ذوب ماده تغییر فاز دهنده در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله‌‏ای با هدف ذخیره‌‏سازی انرژی پرداخته شده است. فضای داخلی بین پوسته و لوله با   RT 35 به عنوان ماده ‏تغییر ‏فاز ‏دهنده پر شده و آب به عنوان سیال گرم در لوله داخلی جریان دارد. هدف از این مطالعه بررسی تاثیر افزایش یک لوله سیال عامل انتقال حرارات به قسمت بیرونی (مبدل حرارتی سه لوله‌ای)، افزایش تعداد لوله داخلی بر روی فرآیند ذوب ماده تغییر فاز‌دهنده، تغییر آرایش لوله‌های داخلی حامل سیال گرم و هم‏چنین تاثیر دما و دبی سیال ورودی به عنوان پارامترهای جریانی بر روی رفتار ذوب ماده تغییر فاز دهنده می‏‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که در ابتدای فرآیند ذوب هدایت مکانیزم غالب انتقال حرارت بوده و با گذشت زمان جابجایی طبیعی مکانیزم اصلی انتقال حرارت می‏‌گردد.همچنین، با افزودن یک لوله در قسمت بیرونی مبدل حراتی سرعت نفوذ جبهه ذوب افزایش یافته که این امر موجب کاهش 80 درصدی در زمان ذوب می‏‌گردد. با افزایش تعداد لوله داخلی مشاهده می‌‏گردد که مکانیزم جا به‏ جایی شدت پیدا کرده که این امر باعث کاهش زمان ذوب می‏‌گردد. تغییر در آرایش تعداد لوله‌های داخلی نیز باعث کاهش زمان ذوب می‌گردد. در انتهای پژوه حاضر نیز بهینه‌‏سازی مبدل حرارتی به کمک روش تاگوچی ارائه شده است. بهینه‏ سازی به منظور ماکزیمم بودن گرمای دریافتی در زمان‏ های کمتر می‏‌باشد. بررسی تاثیر پارامترهای افزایش تعداد لوله داخلی، تغییر آرایش لوله داخلی، دما و دبی و بر فاکتور بهینه‏ سازی نشان دهنده این است که سهم پارامتر دما نسبت به سه پارامتر دیگر بسیار بیشتر می‌‏باشد.

آنچه در این شبیه سازی خواهید آموخت:

1- محاسبه شبکه‌بندی هندسه

2- محاسبه گام زمانی

3- نحوه اعمال شرایط مرزی در نرم افزار FLUENT ( فلوینت ) 

4- نحوه فعال سازی ذوب و انجماد در فلوئنت

5- تشریح فرآیند ذوب و خروجی‌های بدست آمده

نکات و الزامات:

1- آشنایی اولیه با مفهوم دینامیک سیالات محاسباتی ( CFD )

2- آشنایی با نرم‌افزار گمبیت

3- آشنایی با مفاهیم انتقال حرارتی و مواد تغییر فاز دهنده

4- آشنایی با نحوه کار در نرم‌افزار Tecplot

برای آشنایی با نرم افزار Fluent  می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله های مورد نظر هدایت شوید. لازم به ذکر است که نرم افزار Fluent از پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی در مقطع کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک می باشد که بسیاری از دانشجویان با استفاده از نرم افزار Fluent  به ارایه پایان نامه های کارشناسی ارشد, پروژه های صنعتی و علمی می پردازند.

- آشنایی با نرم افزار Fluent

- آموزش نصب نرم افزار Fluent