타원형 쉘과 내부 튜브의 종횡비 및 중심 사이 거리가 잠열 저장 시스템의 용융 성능에 미치는 영향에 대한 수치적 연구

김시예; 김보람; 정유신; 하만영

doi:10.3795/KSME-B.2024.48.10.623

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김시예 (부산대학교) 김보람 (부산대학교) 정유신 (부산대학교) 하만영 (부산대학교)

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 B권 대한기계학회논문집 B권 제48권 제10호(통권 제469호)

발행연도: 2024.10

수록면: 623 - 635 (13page)

DOI: 10.3795/KSME-B.2024.48.10.623

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본 연구에서는 타원형 외부 쉘과 내부 튜브의 종횡비 및 중심 사이의 거리가 잠열 저장 시스템 내 상변화 물질의 용융 성능에 미치는 영향을 수치 해석적으로 규명하였다. 상변화 물질의 상변화 과정을 모사하기 위해 Enthalpy-porosity method를 사용하였다. 외부 쉘 및 내부 튜브의 종횡비와 중심 사이 거리에 따른 용융 특성을 분석하기 위하여 액상 분율과 온도 분포의 변화를 비교 분석하였다. CFD로 구한 총 용융 시간을 바탕으로 인공 신경망을 조직하여 형상 변수에 대한 상변화 물질의 총 용융 시간을 예측하였다. 총 용융 소요 시간은 외부 쉘의 종횡비가 작을수록, 내부 튜브의 종횡비가 클수록, 중심 사이의 거리가 클수록 감소하였다.

#Latent Heat Thermal Energy Storage System(잠열 저장 시스템) #Phase Change Material(상변화 물질) #Elliptical Tube(타원형 튜브) #Melting(용융) #Liquid Fraction(액상 분율) #Computational Fluid Dynamics(전산 유체역학) #Artificial Neural Network(인공신경망)

참고문헌 (17)

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Yang, X., Lu, Z., Bai, Q., Zhang, Q., Jin, L. and Yan, J., 2017, “Thermal Performance of a Shell-and-Tube Latent Heat Thermal Energy Storage Unit: Role of Annular Fins,” Applied Energy, Vol. 202, pp. 558~570.

Xu, Y., Li, M. J., Zheng, Z. J. and Xue, X. D., 2018, “Melting Performance Enhancement of Phase Change Material by a Limited Amount of Metal Foam: Configurational Optimization and Economic Assessment,” Applied Energy, Vol. 212, pp. 868~880.

Eslamnezhad, H. and Rahimi, A. B., 2017, “Enhance Heat Transfer for Phase-Change Materials in Triplex Tube Heat Exchanger with Selected Arrangements of Fins,” Applied Thermal Engineering, Vol. 113, pp. 813~821.

Xu, Y., Ren, Q., Zheng, Z. J. and He, Y. L., 2017, “Evaluation and Optimization of Melting Performance for a Latent Heat Thermal Energy Storage Unit Partially Filled with Porous Media,” Applied Energy, Vol. 193, pp. 84~95.

Xu, Y., He, Y. L., Li, Y. Q. and Song, H. J., 2016, “Exergy Analysis and Optimization of Charging–Discharging Processes of Latent Heat Thermal Energy Storage System with Three Phase Change Materials,” Solar Energy, Vol. 123, pp. 206~216.

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