تم مناقشة اطروحة الدكتوراه للطالب محمد ابراهيم فتحي في قسم الهندسة الميكانيكية عن البحث الموسوم Experimental and Numerical Study of Thermal Performance of Rotating Latent Heat Thermal Energy Storage System
دراسة عملية ونظرية لأداء منظومة خزان حراري دوار
في يوم الخميس الموافق 2-12- 2020 وبأشراف الاستاذ المساعد الدكتور منذر عبدالله موسى
وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة
- أ. د. احسان يحيى حسين جامعة بغداد / كلية الهندسة رئيسا
- أ. د. عقيل عبدالله محمد جامعة النهرين/ كلية الهندسة عضوا
- أ. م. د. نبيل شهيد ضيدان جامعة كربلاء / كلية الهندسة عضوا
- أ. م. د. ايسر منير فليح جامعة بغداد / كلية الهندسة عضوا
- أ. م. د. ساجدة لفتة غشيم جامعة بغداد / كلية الهندسة عضوا
- أ. م. د. منذر عبدالله موسى جامعة بغداد / كلية الهندسة مشرفا
تناول البحث دراسة تأثيرعملية الدوران في خزان الطاقة الحرارية الكامنة من نوع الغلاف والأنبوب كطريقة لتحسين الأداء عن طريق دوران الأنبوب ودوران الخزان بالكامل.
خلاصة
نظرًا لأن خزانات الطاقة الحرارية الكامنة تمثل حلاً للعديد من مشاكل الطاقة ، فقد أصبحت ضمن دائرة الاهتمام من أجل التحسين والتطوير.
الغلاف الذي يحتوي على المادة متغيرة الطور مصنوعة من PVC بسبب الموصلية المنخفضة لهذه المادة بينما الأنبوب مصنوع من النحاس. القطر الخارجي والداخلي للقشرة 125 ملم و 113 ملم على التوالي. الأنبوب عبارة عن أنبوب نحاسي طوله 740 مم وقطره الخارجي 28.575 مم (1⅛ بوصة) وسمك جداره 0.65 مم وطول نموذج الاختبار 540 مم. يشغل شمع البارافين الفضاء الحلقي للخزان الحراري بين الغلاف والأنبوب. يتدفق الماء داخل الأنبوب كمائع لنقل الطاقة الحرارية وتم ضبط درجة حرارة هذا المائع عند دخوله نموذج الاختبار على 83 درجة مئوية بينما تم تثبيت معدل التدفق عند 1 لتر / دقيقة.
في الحل العددي تم استخدام برنامج ANSYS Fluent 15 لبناء نموذج ثلاثي الأبعاد بأبعاد حقيقية. تعتمد الخصائص الفيزيائية الحرارية للمادة متغيرة الطور على درجة الحرارة بينما اعتبرت خصائص المائع الناقل للطاقة الحرارية ثابتة. تم تغذية البرنامج بجميع خصائص المواد والشروط الحدية والافتراضات. تم تنفيذ الحل أولاً في حالة ثبوت الانبوب ، بينما بالنسبة سرعة الدوران ، كان الحل محدودًا لسرعة واحدة تبلغ 9 دورة في الدقيقة لكل من حالة دوران الأنبوب وحالة دوران النظام الكامل.
في العمل التجريبي ، تمت دراسة عملية الشحن في هذا النظام في حالة ثبوت الانبوب وتم الاحتفاظ بنتائجها كحالة للمقارنة. بعد ذلك ، تم تطبيق حركة الدوران على الأنبوب بثلاث سرعات دورانية ؛ 3 و 6 و 9 دورة/دقيقة وسميت هذه الحالة بحالة دوران الانبوب. أخيرًا ، تم تدوير النظام بأكمله بنفس السرعات السابقة في حالة النظام بالكامل وسميت هذه الحالة بحالة دوران النظام.
يوضح الحل العددي أن الفرق بين حالة ثبوت الانبوب وحالة دورانه ليس كبيرًا ، فهو 3.5٪ ، بينما تعطي حالة دوران النظام الكامل نسبة تحسين 22.5٪ اكثر من حالة ثبوت الانبوب. لذلك ، كانت أفضل حالة هي حالة دوران النظام الكامل.
أظهرت النتائج التجريبية أن دوران الأنبوب بسرعات 3 و 6 و 9 دورة/دقيقة أعطى نسبة تعزيز في محتوى السائل لم تتجاوز 8.12٪ بعد حوالي 11 ساعة عمل عند سرعة 9 دورة/دقيقة. من الناحية التجريبية ، تعمل حالة دوران النظام الكامل على تحسين عملية الشحن بنسبة 40٪.
يمكن الاستنتاج أن حالة دوران النظام الكامل مع نطاق السرعات الأعلى كان له تأثير كبير على أداء الخزان الحراري بحيث أن خمس ساعات كانت كافية لإذابة كل المادة متغيرة الطور تمامًا في حالة دوران النظام الكامل بينما في الحالة ثبوت الانبوب ، كان الوقت 11 ساعة لإذابة أكثر من نصف كمية المادة متغيرة الطور. لذلك ، يقلل دوران النظام بكامله من وقت الانصهار إلى النصف تقريبًا.
