Комплексне дослідження процесів накопичення теплової енергії при фазових перетвореннях органічних акумулюючих матеріалів з нано- та мікрочастинками металів
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya2019.05.131Анотація
Анотація. Розглядається можливість підвищення робочих характеристик акумуляторів теплоти на основі фазоперехідних акумулюючих матеріалів шляхом введення в структуру останніх металевих теплопровідних наповнювачів. Досліджено параметри структурно-фазових перетворень чистих парафінів та їх сумішей з мікро- та наночастинками металів оптичним методом, який є безконтактним та неруйнівним методом відображення процесів кристалізації для аналізу термодинамічних властивостей, а також взаємодії в молекулярних ланцюгах досліджуваних зразків. Як вихідний матеріал було використано парафін марки Т3. Для того, щоб методично правильно проаналізувати вплив цих порошків на динаміку фазових переходів у суміші парафіну з конкретним порошком, спочатку було проведено дослідження структурних та коливних властивостей вихідних порошків. Отримано температурні залежності спектрів КРС та структурних параметрів для чистих парафінів та їх сумішей з металевими теплопровідними наповнювачами. Встановлено, що додавання останніх не впливає на частотне положення основних смуг, що характеризують коливання у парафіні, та покращує теплопровідні властивості парафіну з наповнювачами. Досліджено підвищення теплопровідності, більш рівномірний розподіл теплового поля та зниження температури основних фазових переходів у підсилених теплоакумулюючих речовинах. Встановлено та пояснено різницю у динаміці структурно-фазових перетворень чистих (вихідних) парафінів і підсилених теплопровідними наповнювачами.
Ключові слова: акумулятор теплоти, акумулюючий матеріал, фазовий перехід, мікро- та наночастинки металів, КРС (раманівська спектроскопія)
Посилання
Pereira da Cunha J., Eames P. (2016). Thermal energy storage for low and medium temperature applications using phase change materials - A review. Appl. Energy 177, 227-238. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.05.097.
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.05.097
Velraja R., Seeniraja R., Hafnerb B., Faberb C., Schwarzerb K. (1999). Heat transfer enhancement in a latent heat storage system. Sol. Energy, 65(3), 171-180. https://doi.org/10.1016/S0038-092X(98)00128-5.
https://doi.org/10.1016/S0038-092X(98)00128-5
Liu L., Su D., Tang Y., Fang G. (2016). Thermal conductivity enhancement of phase change materials for thermal energy storage: A review. Renew. Sust. Energ. Rev 62, 305-317. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.04.057.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.04.057
Fan L., Khodadadi J. (2011). Thermal conductivity enhancement of phase change materials for thermal energy storage: A review. Renew. Sust. Energ. Rev 15(1), 24-46. https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.08.007.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.08.007
Agyenim F., Hewitt N., Eames P., Smyth M. (2010). A review of materials, heat transfer and phase change problem formulation for latent heat thermal energy storage systems (LHTESS). Renew. Sust. Energ. Rev 14(2), 615-628. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.10.015.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.10.015
Antypov, I. О. (2015). Experimental studies of phase transition in the heat storage materials of organic origin. Bulletin of ARIEA 3 (20), 44-49.
Huo Y., Rao Z. (2015). Lattice Boltzmann simulation for solid-liquid phase change phenomenon of phase change material under constant heat flux. Int. J. Heat Mass Tran 86, 197-206. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.03.006.
https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.03.006
Sharma A., Tyagi V., Chen R., Buddhi D. (2009). Review on thermal energy storage with phase-change materials and applications. Renew. Sust. Energ. Rev, 13 (2), 318-345. https://doi.org/10.1016/j.rser.2007.10.005.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2007.10.005
Antypov I. (2015). Numerical study of heat transfer processes in low-temperature heat accumulators during phase transformations of accumulative material. Scientific herald of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 224, 208-213.
.Zhang Q., Huo Y., Rao Z. (2016). Numerical study on solid-liquid phase change in paraffin as phase change material for battery thermal management. Science Bulletin, 61(5), 391-400. https://doi.org/10.1007/s11434-016-1016-z.
https://doi.org/10.1007/s11434-016-1016-z
Trp A. (2005). An experimental and numerical investigation of heat transfer during technical grade paraffin melting and solidification in a shell-and-tube latent thermal energy storage unit. Sol. Energy, 79, 648-660. https://doi.org/10.1016/j.solener.2005.03.006.
https://doi.org/10.1016/j.solener.2005.03.006
Antypov, I. O. (2015). Experimental study of the effectiveness of the new design of heat power phase transition. Scientific Journal NUBiP Ukraine, 209 (2), 253-257.
Kalaiselvam S., Veerappan M., Arul A., Iniyan S. (2008). Experimental and analytical investigation of solidification and melting characteristics of PCMs inside cylindrical encapsulation. Int. J. Therm. Sci, 47 (7)), 858-874. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2007.07.003.
https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2007.07.003
Regin A., Solanki S., Saini J. (2006). Latent heat thermal energy storage using cylindrical capsule: numerical and experimental investigations. Renew. Energ, 31, 2025-2041. https://doi.org/10.1016/j.renene.2005.10.011.
https://doi.org/10.1016/j.renene.2005.10.011
Antypov, I. О. (2016). Experimental study of the efficiency of the battery discharge characteristics of heat of phase transition with a smooth heat exchange surface. Bulletin of ARIEA, 1 (16), 196-200.
Gorobets V., Antypov I., Trokhaniak V., Bohdan Y. (2018). Experimental and numerical studies of heat and mass transfer in low-temperature heat accumulator with phase transformations of accumulating material. MATEC Web of Conferences, 240, 01009. https://doi.org/10.1051/matecconf/201824001009.
https://doi.org/10.1051/matecconf/201824001009
Jegadheeswaran S., Pohekar D. (2009). Performance enhancement in latent heat thermal storage system: A review. Renew. Sust. Energ. Rev, 13 (9), 2225-2244. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.06.024.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.06.024
Antypov, I. О. (2015). Investigation of heat and mass transfer in low-temperature heat accumulators at phase changes of the storage material. Proceedings of TASU, 15 (2), 131-135.
Kuboth S., König-Haagen A., Brüggemann D. (2017). Numerical Analysis of Shell-and-Tube Type Latent Thermal Energy Storage Performance with Different Arrangements of Circular Fins. Energies, 10, 274. https://doi.org/10.3390/en10030274.
https://doi.org/10.3390/en10030274
Nasieka Iu., Strelchuk V., Naseka V., Stubrov Yu., Dudnik S., Gritsina V., Opalev O., Koshevoy K., Strel'nitskij V., Tkach V., Boyko M., Antypov I. (2018). An analysis of the specificity of defects embedded into (100) and (111) faceted CVD diamond microcrystals grown on Si and Mo substrates by using E/H field discharge, J. Cryst. Growth, 491, 103-110. https://doi.org/ 10.1016/j.jcrysgro.2018.03.045.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
