ETUDE EXPERIMENTALE D'UN ECHANGEUR DE CHALEUR A MATERIAU A CHANGEMENT DE PHASE (MCP) AVEC DES TUBES SPIRALES

Abstract

Etude expérimentale d'un échangeur de chaleur à matériau à changement de phase (MCP) avec des tubes spiralés

Résumé : Dans cette étude expérimentale, un système de stockage de chaleur latente utilisant une technique d'amélioration du transfert de chaleur a été construit et testé. La nouvelle idée sur laquelle nous travaillons, et au lieu de mettre un ventilateur électrique pour refroidir le liquide chaud à l'intérieur d'un échangeur de chaleur avec des ailettes attachées aux tubes en spirale, nous le remplaçons par une boîte latérale à l'intérieur a un échangeur de chaleur immergé dans un matériau à changement de phase sans ailettes, sans ventilateur électrique, et ça c'est pour le refroidissement. La paraffine est considérée comme un matériau organique de stockage de chaleur latente et la cire d'abeille sont considérés comme un matériau naturel de stockage de chaleur latente. Une nouvelle géométrie rectangulaire de type coque et tube est introduite en tant qu'unité de stockage thermique, dans laquelle une bobine en spirale en cuivre transportant un fluide caloporteur chaud est noyée dans la paraffine et la cire d'abeille remplies dans une coque rectangulaire. L'étude des performances thermiques de la paraffine et de la cire d'abeille est réalisée dans une série d'expériences de charge et de décharge avec de l'eau comme fluide caloporteur. Les profils de température le long de la direction axiale et verticale de la bobine hélicoïdale ont été enregistrés en mesurant cinq températures pour comprendre le mode de transfert de chaleur dans la paraffine et la cire d'abeille. Effet des débits (50 l/h, 100 l/h, 150 l/h, 200l/h) et des températures d'entrée (60 °C, 70 °C) du fluide caloporteur sur le temps de charge et l'efficacité du stockage thermique de la paraffine et la cire d'abeille sont analysées.

Mots clés : Stockage d'énergie thermique, échangeur de chaleur, tubes spiralés, MCP, Température.

Experimental study of a phase change material (PCM) heat exchanger with spiral tubes

Abstract : In this experimental study, a latent heat storage system using a heat transfer enhancement technique was constructed and tested. The new idea we are working on, and instead of putting an electric fan to cool the hot liquid inside a heat exchanger with fins attached to the spiral tubes, we replace it with a side box inside interior has a heat exchanger immersed in phase change material without fins, without an electric fan, and that's for cooling. Paraffin is considered an organic latent heat storage material and beeswax are considered a natural latent heat storage material. A new rectangular shell-and-tube type geometry is introduced as a thermal storage unit, in which a copper spiral coil carrying hot heat transfer fluid is embedded in paraffin and beeswax filled in a rectangular shell. The study of the thermal performance of paraffin and beeswax is carried out in a series of charging and discharging experiments with water as the heat transfer fluid. Temperature profiles along the axial and vertical direction of the coil coil were recorded by measuring five temperatures to understand the mode of heat transfer in paraffin and beeswax. Effect of flow rates (50 l/h, 100 l/h, 150 l/h, 200 l/h) and inlet temperatures (60°C, 70°C) of the heat transfer fluid on the charging time and the thermal storage efficiency of paraffin and beeswax are analyzed.

Keywords: Thermal energy storage, heat exchanger, spiral tubes, PCM, temperature.

La traduction est trop longue pour être enregistrée دراسة تجريبية لمبادل حراري لمواد متغيرة الطور (PCM) بأنابيب لولبية

ملخص: في هذه الدراسة التجريبية ، تم إنشاء واختبار نظام تخزين حراري كامن باستخدام تقنية تعزيز نقل الحرارة. الفكرة الجديدة التي نعمل عليها ، وبدلاً من وضع مروحة كهربائية لتبريد السائل الساخن داخل مبادل حراري بزعانف متصلة بالأنابيب الحلزونية ، نقوم باستبدالها بصندوق جانبي بداخله مبادل حراري مغمور بمادة تغيير الطور بدون زعانف وبدون مروحة كهربائية وهذا للتبريد. يعتبر البارافين مادة عضوية كامنة لتخزين الحرارة ويعتبر شمع العسل مادة تخزين حرارة كامنة طبيعية. تم إدخال هندسة جديدة من نوع القشرة والأنبوب المستطيلة كوحدة تخزين حرارية ، حيث يتم تضمين ملف لولبي نحاسي يحمل سائل نقل الحرارة الساخن في البارافين وشمع العسل في غلاف مستطيل. يتم إجراء دراسة الأداء الحراري للبارافين وشمع العسل في سلسلة من تجارب الشحن والتفريغ باستخدام الماء كسائل نقل الحرارة. تم تسجيل ملامح درجة الحرارة على طول الاتجاه المحوري والرأسي للملف عن طريق قياس خمس درجات حرارة لفهم طريقة انتقال الحرارة في البارافين وشمع العسل. تأثير معدلات التدفق (50 لتر / ساعة ، 100 لتر / ساعة ، 150 لتر / ساعة ، 200 لتر / ساعة) ودرجات حرارة المدخل (60 درجة مئوية ، 70 درجة مئوية) لسائل نقل الحرارة في وقت الشحن ويتم تحليل كفاءة التخزين الحراري للبارافين وشمع العسل.

الكلمات المفتاحية: تخزين الطاقة الحرارية ، المبادل الحراري ، الأنابيب الحلزونية ، PCM ، درجة الحرارة.