دراسة تأثير أبعاد الناشر على أداء نظام تخزين الطاقة الطبقي
Investigation of Diffuser Dimensions Effect on the Performance of Stratified Energy Storage System
- الباحث
- صباح نوري احمد
- المشرف
- احمد عبد النبي عمران - نبيل سمير محمود
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم الهندسة الميكانيكية / الهندسة الميكانيكية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Thermal stratification;Diffuser;Energy storage;Air conditioning
الملخص
تعتبر تخزين الطاقة الحرارية تقنية حاسمة تُستخدم في المباني والصناعات للحفاظ على الطاقة الحرارية للاستخدام المستقبلي. لقد لفت خزان التخزين العمردي المستطيل الانتباه بسبب ملاءمته للحفاظ على الطاقة الحرارية. وبالتالي، تم إجراء هذه الدراسة الحالية للتحقيق في تأثير مجموعة متنوعة من النواشر في مدخل خزانات التخزين الاسطوانية على تعزيز التدرج الحراري في ظروف الشحن .هدف هذا البحث إلى تحليل تأثير هندسة المشتتات المختلفة على عملية التطبق الحراري خزانات التخزين الحراري. تم اختبار خمسة أنواع مختلفة من هندسة المشتتات، وهي: المشتت الشعاعي (Holed radial diffuser) tial ، المشتت الشعاعي المنحني (Curved radial <diffuser) المشتت الشعاعي المفتوح (Open radial diffuser) ، والمشتت شبه الكروي (Semi-spherical diffuser ) تم إجراء التجارب باستخدام محاكاة رقمية من خلال-1]555/ Fluent 21. تم تطبيق معدلات تدفق مختلفة تتراوح بين 5 لتر/دقيقة إلى 8 لتر/دقيقة، مع الحفاظ على ارتفاع المشتتات عند ارتفاعات محددة. تم قياس درجات الحرارة بشكل دقيق على طول المحور الرأسي للخزان لمعرفة تأثير هندسة المشتت على توزيع درجة الحرارة. أظهرت النتائج أنّ التصميم الثالث باستخدام المشتت الشعاعي المنحني كان أفضل من جميع التصاميم الأخرى. فقد حقق أرق طبقة حرارية (Thermocline) وأعلى رقم للتطبّق )0.96( (Stratification number) مع الحد الأدنى من اختلاط الماء الساخن والباردء مما أدّى إلى زيادة سمك طبقة التطبّق بنسبة 9733.3 مقارنة بالخزان التقليدي. من ناحية أخرىء كان التصميم cs) وهو المُشْتّت الشعاعي مع 8 ثقوب، هو الأفضل في تقليل سمك طبقة الحرارية، Gus أظهر انخفاضًا بنسبة 916.6 عند معدل تدفق 5 لتر/دقيقة. في المقابل، كان التصميم شبه الكروي هو الأقلَ فعالية في تحقيق الطباقية الحرارية. 33 تحديد ارتفاع المشتت المثالي لتحقيق الطباقية المستقره وتحسين توزيع درجات الحرارة بشكل كبير عند 6 aur بغض النظر عن سمك المشتت. بالإضافة إلى ذلك لوحظ أنّ معدّلات gaa) الأعلى تؤدي إلى طبقة حرارية ذات سمك أكبرء وكانت التصاميم D-2 و D-5 عرضة لهذا الأمر. أظهر تحليل Gi(Richardson number) التصميم الثالث يتمتع بتطبّق أفضل بقيمة 0.245 عند معدل Gast 8 لتر/دقيقة، مما يعني أنّ تأثيرات الطفو المُتزايدة (Buoyancy effects) تساهم في تعزيز التطبّق الحراري.
Abstract
This work studies the effect of various diffuser geometries on the thermal stratification inside thermal storage tanks. To study these parameters, five different geometry diffusers namely, the holed radial, the curved radial, the open radial, and the semi-spherical have been performed experimentally and using numerical simulation through ANSYS-Fluent 21. It is important to note that the flow rates applied in the experimental analysis are in the range of 5 l/min to 8 l/min, keeping the position of the diffusers at specific heights and measuring the temperatures thoroughly along the vertical axis of the tank. The third design using a curved radial diffuser was better than all other configurations because it has the thinnest thermocline and the most significant stratification number of 0.96 with minimum mixing of the hot and cold water, which enhanced the thermocline thickness by 33.3% compared to the traditional tank. The best design hit was the first design-radial, with a diffuser of 8 holes, which showed a 16.6% reduction in thermocline thickness for a flow rate of 5 l/min. The semi-spherical one was the least favorable diffuser. The critical diffuser height to have stable stratification and ameliorate the temperature distribution immensely was found to be 6 cm, irrespective of the thickness of the diffuser. In all cases, higher flow rates produced a thermocline that was of greater thickness, which the D-2 and D-5 designs were susceptible to this. Richardson number analysis favored more stratification in this third design with a value of 0.245 at a flow rate of 8 l/min, which means the increased buoyancy effects serve to enhance thermal layering.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.