Termal Enerji Depolama Sistemlerinde Kullanılan Ve Faz Değişimi Yapan Kapsüllerde Isı Transferinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, sıkıştırılarak küresel hale getirilen karın, önce sıfır dereceye getirilmesi, bu sıcaklıkta, sıfır derecede su emdirilmesi ve son olarak da zorlanmış taşınım ile soğutularak buzlaştırılması prosesi ele alınmıştır. Su emdirilmiş buz kürelerin zorlanmış taşınımla soğuması esnasındaki ısı geçişinin deneysel verileri elde edilmiştir. Ayrıca, literatürdeki çalışmalarla ve sözkonusu deneysel sonuçlarla doğrulanan, entalpi formülasyonu ve sonlu hacimler yönteminin kullanıldığı nümerik çalışmalar ile, çap ve diğer parametreler (taşınım katsayısı, gözeneklilik ve ortam sıcaklığı) değiştirilerek, genelleme yapılabilecek nümerik veriler üretilmiştir. Üretilen tüm verileri kapsayacak şekilde her bir çap (R20, R40 ve R60) için genel bir ampirik formül geliştirilmiştir. Geliştirilen ampirik formüllerin sonuçlarla uyumlu olduğu (maks. R^2 = 0,9996) görülmüştür. Nümerik veriler deneysel veriler ile doğrulanırken artan gözeneklilik ile nümerik sonuçlar ile deneysel sonuçlar arasındaki farkın arttığı gözlemlenmiştir. Bu farkın nedenleri çalışma kapsamında detaylı olarak izah edilmiştir.

In this study, the process of first cooling to 0 ºC, then saturating with water, and finally icing by forced convection of snow compressed and made in spheres has been discussed. Experimental data of heat transfer during cooling of ice spheres -saturated with water- by forced convection have been obtained. Additionally, generalized numerical data have been produced by changing diameter and other parameters (convection coefficient, porosity and ambient temperature) in the numerical studies in which finite volume method and enthalpy formulation validated by literature survey and experimental studies given had been used. A general empirical formula holding for all data produced for each diameter (R20, R40 and R60) has been developed. It was seen that the empirical formula and results were in accordance with each other (R^2 = 0,9996 max). During the verification of numerical results with experimental results, it was observed that the difference between numerical and experimental results increased with increasing porosity. The reasons for this difference have been explained in the study in detail.