بررسي تجربي تاثير استفاده از لوله مواج و پره تسمه‌اي در بهبود نرخ انجماد در سامانه ذخيره‌سازي يخ روي كويل

Experimental Study of The Effect of Using Wavy Pipes and Pipe with Straps Fins on The Improvement of The Ice Formation Rate in Ice-on-Coil Thermal Storage Systems

ذخيره­ سازي انرژي راه ­حل مشكل ناسازگاري ميان زمان عرضه و تقاضا است. ذخيره سرمايشي، از جمله سامانه­ هاي ذخيره ­ساز انرژي مي ­باشد. يكي از معايب اين نوع ذخيره­ سازها، نرخ پايين انتقال حرارت است كه معمولاً ناشي از هدايت پايين ماده تغيير فاز دهنده و يا بازده پايين اجزاء سامانه مي‌باشد. در اين مقاله به ­صورت تجربي به تاثير استفاده از پره‌هاي تسمه‌اي در مقايسه با استفاده از لوله موج‌دار در بهبود نرخ تشكيل يخ در سامانه ذخيره سازي يخ روي كويل پرداخته شده است. مقايسه ضخامت يخ بدست آمده در دو حالت گواه بيشتر بودن كارايي لوله ­موج­دار مي‌باشد. از مهم­ترين نتايج به­دست آمده مي­توان به افزايش 21/08 % حجم يخ تشكيل شده در استفاده از كويل مسي موج­دار اشاره كرد. همچنين، ميزان مصرف برق براي توليد هر ليتر يخ در حالت استفاده از لوله موج­دار 0/62 كيلووات ساعت و براي لوله تسمه دار 0/72 كيلووات ساعت مي‌باشدكه نشانگر برتري روش استفاده از لوله موجدار مي‌باشد. همچنين، نتايج حاكي از آن است كه در حالت لوله ­موج­دار در برآمدگي ­ها ضخامت يخ تشكيل شده در زير لوله نسبت به روي لوله بيشتر است، اين در حالي است كه اين مساله در فرورفتگي­ها برعكس است و ضخامت يخ در ناحيه روي لوله حدود 25% از ضخامت يخ زير لوله بيشتر است. در ضمن، در دو حالت، ضخامت يخ در انتهاي آزمايش در راستاي عمودي و راستاي افقي كمتر از 1% تفاوت دارند.

Cold storage is a commonly used form of the energy storage systems. A major drawback in this type of energy storage is its low heat-transfer rate caused by the low thermal conduction of the phase change material and/or inefficiency of the components utilized in the thermal system. In the present experimental research, straps fins are used to improve the solidification rate of an ice storage system equipped with coiled tubes. Furthermore, the effect of employing straps fins in improving the ice-formation process is compared to that of the strorage system equipped with wavy coil tubes. The results indicate that wavy tube demonstrate a superior performance in increasing the ice formation rate. Comparing the icethicknesses obtained from using either of these methods approves the better peoformance characterstics of the wavy tubes. Employing wavy tubes is shown to increase to stored ice volume by 21.08% compared to the use of straps fins. The required power consumption per one liter of ice produced in the system equipped with straps finned tube and wavy coil tube is 0.72 kWh and 0.62 kWh, respectively. Also, in the crest area of the wavy tube configuration, the ice formed on the lower tube surface is generally thicker than that on the upper tube surface. The ice formation behaviour is opposite in the troughs where the ice thickness on the upper surface is 25% higher that on the lower surface. Finally, the difference in the ice thicknesses measured in horizontal and vertical directions is less than 1%.