ÉTUDE EXPERIMENTALE SUR L'EFFICACITE D'UN ECHANGEUR DE CHALEUR COMPACT A TUBES SPIRALES A AILETTES REMPLI DE MATERIAU A CHANGEMENT DE PHASE POUR LE STOCKAGE D'ENERGIE THERMIQUE

Abstract

Étude expérimentale sur l'efficacité d'un échangeur de chaleur compact à tubes spiralés à ailettes rempli de matériau à changement de phase pour le stockage d'énergie thermique Résumé : Dans cette étude expérimentale, un système de stockage d'énergie par chaleur latente utilisant une technique d'amélioration du transfert de chaleur a été construit et testé. Le potentiel d'utilisation d'un matériau à changement de phase naturel, provenant d'Algérie, pour le stockage d'énergie a été étudié par analyse expérimentale. La caractérisation thermique expérimentale lors des phases de chargement et de déchargement d'un prototype compact de système de stockage d'énergie thermique à chaleur latente, équipé d'un échangeur de chaleur en cuivre à tubes multiples avec ailettes orientées horizontalement, est présentée. La cire d’abeille est considérée comme un matériau naturel de stockage de chaleur latente, et le mélange de cire d’abeille et de paraffine est considéré comme un matériau eutectique de stockage de chaleur latente. Pour effectuer l'analyse des performances de ce système innovant, des expériences de chargement et de déchargement ont été menées à différents débits de fluide caloporteur (40 l/h , 50 l/h, 65 l/h, 90 l/h, 100 l/h), la température d'entrée étant fixée à 80 °C pendant le processus de chargement, l'augmentation du débit de 40 à 100 L/h l'efficacité de l'échangeur de chaleur elle est réduit de 0.9168 à 0,6297 pour la cire d’abeille et pour le mélange de la cire d’abeille et le paraffine elle est réduit de 0,91 à 0,62. Ainsi nous avons constaté de même, l'augmentation du débit de 40 à 100 L/h pendant le processus de déchargement réduit l'efficacité de l'échangeur de chaleur de 0,9319 à 0,658 pour la cire d’abeille et pour le mélange de 0.93 à 0.65. Mots clés : Stockage d'énergie thermique, tubes spiralés avec ailettes, MCP, La cire d’abeille, paraffine, efficacité. 2 Experimental Study on the Effectiveness of a Compact Finned Spiral Tube Heat Exchanger Filled with Phase Change Material for Thermal Energy Storage Abstract : In this experimental study, a latent heat energy storage system using heat transfer enhancement technique was constructed and tested. The potential of using a natural phase change material, from Algeria, for energy storage was studied by experimental analysis. Experimental thermal characterization during the loading and unloading phases of a compact prototype latent heat thermal energy storage system, equipped with a multi-tube copper heat exchanger with horizontally oriented fins, is presented. Beeswax is considered a natural latent heat storage material, and the mixture of beeswax and paraffin is considered a eutectic latent heat storage material. To analyze the performance of this innovative system, loading and unloading experiments were carried out at different heat transfer fluid flow rates (40 l/h, 50 l/h, 65 l/h, 90 l/h, 100 l/h), the inlet temperature being fixed at 80 °C during the loading process, increasing the flow rate from 40 to 100 L/h the efficiency of the heat exchanger it is reduced from 0.9168 to 0 .6297 for beeswax and for the mixture of beeswax and paraffin it is reduced from 0.91 to 0.62. Thus we similarly observed, increasing the flow rate from 40 to 100 L/h during the unloading process reduces the efficiency of the heat exchanger from 0.9319 to 0.658 for the beeswax and for the mixture from 0.93 to 0.65. Keywords: Thermal energy storage, spiral tubes with fins, MCP, Beeswax, paraffin, Temperature, efficiency. 3 La traduction est trop longue pour être enregistrée دراسة تجريبية حول فعالية مبادل حراري ذو أنبوب حلزوني ذو زعانف مدمج ومملوء بمادة متغيرة الطور لتخزين الطاقة الحرارية ملخص: في هذه الدراسة التجريبية، تم بناء واختبار نظام تخزين الطاقة الحرارية الكامنة باستخدام تقنية تعزيز نقل الحرارة. تمت دراسة إمكانية استخدام مادة تغير الطور الطبيعي من الجزائر لتخزين الطاقة من خلال التحليل التجريبي. تم تقديم التوصيف الحراري التجريبي أثناء مرحلتي التحميل والتفريغ لنموذج أولي مدمج لنظام تخزين الطاقة الحرارية للحرارة الكامنة، المجهز بمبادل حراري نحاسي متعدد الأنابيب مع زعانف موجهة أفقيًا. يعتبر شمع العسل مادة طبيعية كامنة لتخزين الحرارة، ويعتبر خليط شمع العسل والبارافين مادة سهلة التخزين للحرارة الكامنة. لتحليل أداء هذا النظام المبتكر، تم إجراء تجارب التحميل والتفريغ بمعدلات تدفق مختلفة لسائل نقل الحرارة (40 لتر/ساعة، 50 لتر/ساعة، 65 لتر/ساعة، 90 لتر/ساعة، 100 لتر/ساعة)، يتم تثبيت درجة حرارة المدخل عند 80 درجة مئوية أثناء عملية التحميل، مما يؤدي إلى زيادة معدل التدفق من 40 إلى 100 لتر / ساعة. كما تنخفض كفاءة المبادل الحراري من 9168.0 إلى 6297.0 بالنسبة لشمع العسل ولخليط شمع العسل والبارافين. تم تخفيضه من 91.0 إلى 62.0 .وهكذا لاحظنا بالمثل أن زيادة معدل التدفق من 40 إلى 100 لتر/ساعة أثناء عملية التفريغ يقلل من كفاءة المبادل الحراري من 9319.0 إلى 658.0 لشمع العسل وللخليط من 93.0 إلى 65.0. الكلمات المفتاحية: تخزين الطاقة الحرارية، الأنابيب الحلزونية ذات الزعانف، MCP ،شمع العسل، البارافين، درجة الحرارة، الكفاءة.