Estimation of the total solidification time of a liquid phase change material enclosed in cylindrical and spherical containers

Abstract

öz Bu çalışmada küresel ve silindirik kaplar içerisinde bulunan faz değişim malzemesinin (FDM) üçüncü çeşit sınır koşulu altında içe doğru katılaşması ve içerisinde faz değişim malzemesi bulunan küresel kaplardan oluşmuş bir soğu depolama tankı için toplam katılaşma ve şarj olma süreleri incelenmektedir. Kaplardaki içe doğru faz değişim problemi silindirik ve küresel koordinatlarda modellenmiş ve sayısal olarak entalpi metodu ve kontrol hacmi yaklaşımı kullanılarak çözülmüştür. Küresel ve silindirik kap içerisinde bulunan FDM'nin toplam katılaşma süresini boyutsuz olarak belirlemek için Basic dilinde programlar yazılmıştır. Bu programlar katılaşma süresi üzerinde etkili olan parametreler değiştirilerek birçok kere çalıştırılmış ve FDM'nin boyutsuz toplam katılaşma süresi için data setleri oluşturulmuştur. Elde edilen bu data setleri FDM'nin boyutsuz toplam katılaşma süresini sonuç üzerinde etkisi olan parametreler cinsinden veren korelasyonların çoklu regresyon analizi yöntemiyle türetilmesinde kullanılmıştır. Bir başka program da küresel kaplardan oluşmuş soğu depolama tankının simülasyonu için yazılmışlar. Tank için toplam katılaşma ve şarj olma süreleri bu program yardımıyla hesaplanmaktadır. Soğu depolama tankının dizayn parametreleri değiştirilerek bir parametrik çalışma gerçekleştirilmiş ve bu değişimlerin tank için toplam katılaşma ve şarj olma süreleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. m

ABSTRACT This study investigates the inward solidification process of a phase change material (PCM) encapsulated in a spherical and cylindrical container with a third kind of boundary condition as well as the complete solidification and complete charging time of a cool storage tank which consists of spherical containers filled with a PCM. The phase change problem inside the containers is modeled in spherical and cylindrical coordinates and solved numerically by using enthalpy method with control volume approach. Computer programs are written in Basic language to determine the dimensionless total solidification time of the PCM held in a spherical and cylindrical container. These programs are run many times by varying the affecting parameters to obtain data sets of the dimensionless total solidification time of PCM. These data sets are then used to derive correlations which express the dimensionless total solidification time of the PCM in terms of the affecting parameters by applying multiple regression analysis. Another program is written to simulate a cool storage tank with spherical containers. The complete solidification and complete charging time of the tank are calculated by using this program. A parametric study is realized for the cool storage tank by varying the design parameters and the influence of these variations on the complete solidification and complete charging time is investigated. n