PCM을 含有한 핀형 Annulus에서 相變化效果에 關한 硏究 = A Study of Phase Change Effects in a Finned Annulus Containing the PCM
本 硏究는 PCM의 相轉移過程에서 傳熱效果를 향상시키기 위하여, PCM 熱交換器 주위에 6개의 핀을 원주方向으로 부착시킨 二次元 PCM시스템의 傳熱모델로 엔탈피모델을 設定하여, 數値方法에 의해 二次元 相變化 傳導方程式의 解를 구하고 PCM의 相轉移過程中 PCM의 半徑方向 및 원주方向으로의 핀에 의한 PC班의 溫度分布를 解釋하여 이를 핀이 없는 一次元 PCM시스템에서 PCM의 溫度分布와 比較考察하였다. 또한 핀이 부착된 PCM시스템에서 PCM의 相轉移時 傳熱流體의 流入溫度 및 流入流量이 PCM의 半徑方向 및 원주方向으로 PCM의 溫度分布 및 相境界面의 位置에 미치는 영향을 理論的으로 糾明하였다. 핀이 부착된 二次元 PCM시스템은 핀이 없는 경우에 비해 PCM의 無次元溫度를 2∼4배 정도 증가시켜 傳熱效果가 현저하였다. Finned annulus에 관한 非定常狀態 二次元 相變化 傳導方程式에서 PCM의 擧動은 獨立파라미터 Ste, Bi 및 Fe에 의해 지배되며, 本 硏究範圍 내에서 Bi가 크고 Ste가 작을 때 그 效果가 잘 나타난다. 특히 Ste가 작을수록 시간이 經過함에 따라 Ste의 效果가 더욱 현저히 나타났다. PCM의 溶融 및 固體化過程에서 PCM의 相境界面位置는 初期에는 Ste에 無關하나, 時間이 經過함에 따라 半徑方向으로 Ste의 效果가 현저히 나타났다.
더보기This study is concerned with the heat transfer characteristics of two dimensional PCM system performed on the PCM cylindrical heat exchanger with six fins. The solution of two dimensional phase change heat conduction equation for the enthalpy model as heat transmission model is found by the numerical method. During the phase transition of PCM, the temperature profiles of PCM in radial and circumferential directions are evaluated. The temperature profiles of two dimensional PCM system with fins are compared with those of one dimensional without fin. The effects of fluid inlet temperature and flowrate on the temperature profiles in radial and circumferential directions and the locations of phase boundary are investigated theoretically. The dimensionless temperature of two dimensional with fins was increased 2~4 times than that of one dimensional without fin. The behavoir of PCM for unsteady-state Phase change heat conduction equation of finned annulus system is governed by the independent parameters, Ste, Bi and Fo. Its effects become significant for high Bi and low Ste within the range of this study. Especially the effects of Ste are significant for the lower Ste as time Passes. During melting and solidification process of PCM, the phase locations are minimal independent of Ste at the primary state. However they are dependent on the significant effects of Ste in radial direction as time passes.
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