شبيه‌سازي و بهينه‌سازي مديريت گرمايي در لوله‌هايL شكل پوشش داده‌شده با نانوالياف مواد تغيير فازدهنده

Simulation and Optimization of Thermal Management in L-Shaped Tubes Coated with Phase Change Material Nanofibers

در اين ‌پژوهش، نانوالياف مواد تغيير فازدهنده (پلي ­اتيلن­ گلايكول به‌عنوان مادۀ تغيير فازدهنده و پلي آميد6 به‌عنوان نگهدارنده) در يك ‌لولۀ L شكل، در شرايط مختلف و به‌كمك نرم ­افزار كامسول شبيه­ سازي شده‌است.براي اين منظور، آب در دماي 100 درجۀ سلسيوس در داخل يك ‌لولۀ L شكل قرار داده شده و اطراف محفظه با لايۀ نازكي از نانوالياف پلي­اتيلن گلايكول- پلي­ آميد پوشانده شده‌است. در ادامه، خواص ترموفيزيكي چندسازۀ نانوالياف مواد تغيير فازدهنده در درصدهاي مختلف وزني بررسي شده و اثرهاي تغييرات دما، چگالي، گرانـروي و ضـريب هـدايت حرارتي بـر روي آن­ها، باهـم مقايسـه شده‌است. نتيجه‌هاي پژوهش نشان‌داد كه مناسب‌ترين سامانه براي مديريت گرمايي، مربوط به نانوچندسازۀ مواد تغيير فازدهنده با بيشترين درصد وزني پلي­اتيلن گلايكول است.همچنين، استفاده از نانوالياف مواد تغيير فازدهنده در بهبود مديريت حرارتي و كنترل دما بسيار مؤثر هستند و مي­ توانند به‌عنوان مواد مناسب براي ذخيره ­سازي و انتقال انرژي به‌كار برده شوند.

In this study, the phase change materials (PCMs) nanofibers (polyethylene glycol as the PCM and polyamide-6 as the supporting matrix) in an L-shaped tube at various conditions were simulated with COMSOL software. In this regard, water at 100˚C is placed in the L-shaped tube, which is coated with a thin layer of polyethylene glycol-polyamide nanofibers on the outside. In the following, the thermophysical properties of composite nanofibers PCMs were investigated. The effect of varying temperature, velocity, density, viscosity and thermal conductivity on the composite nanofibers PCMs with different weight percentages were compared. The results showed that the most proper system for thermal management is related to the PCM nanocomposite with a maximum weight percentage of polyethylene glycol. Also, using nano-PCMs for improving the thermal management and temperature controlling is so effective, and therefore they can be applied to store and transport energy.