Heat Transfer Enhancement in a Solar Latent Heat Storage System. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_Thesis_M._Khalil_Anwar_2015.pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

يعتبر جهاز استقبال الحجمي للطاقة الشمسية المركزة ذات الصلة إلى البطارية الحرارية المحمولة. تتكون البطارية الحرارية المحمولة من أنابيب الصلب، شبكات المعدنية ومائع العمل. ويتم تحليل الحراري لسعة التخزين البطارية الحرارية المحمولة وتقييمها من خلال إدخال حالات متعلقة. في الحالتين الأوليين، يتم استخدام المياه كمائع العمل وفي حالات أخرى، أدرجت مادة متغيرة الطور كوسيلة للتخزين. يعتبر التدفئة الشمسية المركزة في جميع أنحاء أنابيب الصلب في خط مع البيانات الميدانية والمعادلات التي تحكم انتقال الحرارة ومجال التدفق، بسبب الحمل الحراري الطبيعي، وحلها عدديا. وبالإضافة إلى ذلك، تم إدخال نظام التناوب في البطارية الحرارية حول محور المكثف الشمسية في التحليل لإرضاء التدفئة الموحدة على السطح الخارجي للبطارية الحرارية. يستخدم نترات الليثيوم كمادة تغيير الطور بسبب حرارة الكامنة للذوبان العالية ويتم استخدام الألومنيوم كشبكة معدنية داخل البطارية الحرارية ليزداد التوصيل الحراري إلى وسيلة التخزين. توقعنا الحد الأقصى والحد الأدنى للفرق في درجة الحرارة في الأنبوب، وقدمنا الدرجة الحرارة كمعامل لتقييم أداء التخزين الحراري للبطارية الحرارية المحمولة. وكشفت النتائج أن استخدام المعدنية الحديدية داخل أنابيب الصلب يحسن توصيل الحرارة بشكل كبير في مائع العمل ويقلل الوقت الذوبان الكلي لمادة تغيير الطور. دوران البطارية الحرارية ينتج في ارتفاع درجة حرارة في مائع العمل بشكل موحد تقريبا ويخفض الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى لدرجات الحرارة في وسيلة التخزين الطاقة الحرارية. هذا السلوك هو أكثر وضوحا عند زيادة سرعة دوران البطارية الحراري

English Abstract

A concentrated solar volumetric receiver pertinent to a mobile thermal battery is considered. A mobile thermal battery consists of a steel tube, metallic meshes and working fluid. Thermal analysis of the storage capacity of the mobile thermal battery is carried out assessed through introducing the relevant cases. In the first two cases, water is used as working fluid and in the other cases, the phase change material is incorporated as a storage medium. Concentrated solar heating around the steel tube is considered in line with the field data and the governing equations of heat transfer and the flow field, due to natural convection, are solved numerically. In addition, the rotation of the thermal battery along the solar concentrator centerline is introduced in the analysis to satisfy the uniform heating at the outer surface of the thermal battery. Lithium nitrate is used as a phase change material due to its high latent heat of melting and aluminum is used as the metallic mesh inside the thermal battery to increase the thermal conductivity of the storage medium. The maximum and the minimum temperature difference in the tube is predicted and the temperature parameter is introduced to assess the thermal storage performance of the mobile thermal battery. The findings revealed that use of metallic meshes inside the steel tube improves significantly the heat conduction in the working fluid and it reduces the total melting time of the phase change material. The rotation of the thermal battery results in almost uniform temperature rise in the working fluid and lowers the difference between the maximum and the minimum temperatures in the thermal energy storing medium. This behavior is more pronounced for the case when the rotational speed of the thermal battery increases.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Yilbas, Bekir Sami
Committee Members:	Shuja, Shahzada Zaman and Bin Mansoor, Saad
Depositing User:	MUHAMMAD KHALIL ANWAR (g201303810)
Date Deposited:	24 Mar 2016 05:50
Last Modified:	01 Nov 2019 16:32
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139899