Influence des nanoparticules sur la congélation à l'intérieur d'un conteneur équipé d'ailettes

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 14792 (2022) Citer cet article

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Avec le chargement de différentes formes de nanoparticules, la vitesse de solidification peut être modifiée, ce qui a été examiné dans les travaux actuels. Bien que la dispersion des nanoparticules puisse diminuer la capacité thermique, le mode de conduction peut être amélioré grâce à une telle technique et changer le style des nanopoudres peut altérer la force de conduction. Les termes de vitesse ont été négligés lors de la congélation, ainsi les principales équations incluent deux équations de forme instationnaire pour les scalaires de la fraction solide et de la température. L'adaptation de la grille avec la position du front de glace a été prise en compte dans les simulations utilisant la FEM. Les parois sinusoïdales supérieures et rectangulaires intérieures maintiennent une température froide et le gel commence à partir de ces régions. L’ajout de nanomatériaux peut accélérer le processus d’environ 15,75 % (pour m = 4,8) et 29,8 % (pour m = 8,6). De plus, l'utilisation de particules en forme de lame peut augmenter le taux de congélation d'environ 16,69 %. L'efficacité de m sur le processus de congélation augmente d'environ 4 % avec l'augmentation de la concentration de nanoparticules.

Obtenir l’équilibre entre la consommation minimale et maximale de chaleur, voire la génération, est une question passionnante parmi les spécialistes des mécanismes thermiques1,2,3,4,5. Au cours des années précédentes, des scientifiques de divers domaines d'analyse ont tenté de développer l'utilisation du chauffage. Les efforts contiennent des analyses sur l'augmentation du procédé thermique6,7,8,9,10, la promotion d'unités solaires utilisant des substances à grande efficacité11,12,13,14,15 et etc. Les mécanismes de stockage d'énergie ont une technique décente en la matière. Les économies d'énergie peuvent se produire sous forme de chaleur latente lors du changement de phases d'une substance à température constante16,17,18,19,20. Les substances utilisées pour ce stockage étaient appelées PCM. Par rapport à une unité sensible typique, une grande quantité de chaleur peut être économisée dans des volumes très inférieurs de PCM21,22,23,24,25. Lors de la décharge et du chargement de chaleur, le PCM peut être installé dans des gradients de température plus faibles26,27,28,29,30. Néanmoins, la faible conductivité thermique des PCM constitue le principal inconvénient des substances PCM dans la performance des mécanismes thermiques . Par conséquent, l’augmentation de la conductivité thermique peut être considérée comme un paramètre clé pour les utilisations industrielles37,38,39,40,41,42,43. Cao et al.44 ont indiqué que le taux de chargement de paraffine est augmenté par l'ajout d'ailettes. Les auteurs ont vu que le nombre d’ailettes est un terme principal pour chaque température de paroi.

Les auteurs de45 ont interrogé l'impact du type de substance à surface étendue et des nanomatériaux sur l'efficacité de l'unité solaire et ont exprimé que la présence de telles techniques peut augmenter considérablement la fusion du PCM. Zeng et al.46 ont étudié l'impact de divers ensembles d'emplacements d'un trou accumulé avec de la paraffine. Ils ont constaté que la vitesse de changement de phase augmentait avec le changement d'emplacement en style vertical. Mehta et al.47 ont présenté une comparaison entre les conteneurs horizontaux et verticaux et ont constaté que la force de flottabilité est opérationnelle dans l'unité verticale au cours de la procédure de chargement, ce qui conduit à un taux de chargement approximativement fixe par rapport aux unités horizontales. Usman et al.48 ont étudié différentes formes de puits thermique. Ils ont constaté que l'installation d'ailettes avec des dispositions diverses réduisait la température la plus appropriée. Cela était dû à une augmentation de la conductivité thermique efficace. Les auteurs de 49 se sont interrogés sur l'impact de Gr et du rapport d'aspect sur la diffusion par convection au sein du gel. Les auteurs ont vu que la vitesse de congélation dépendait de la chaleur et des termes géométriques du mécanisme. Chen et al.50 ont étudié l'impact des milieux poreux et des doubles ailettes triangulaires sur le chargement d'un conteneur vertical. Ils ont constaté que l'application d'ailettes triangulaires incluant une zone poreuse permet de réduire la période de fusion d'environ 98 %. Des chercheurs de 51 ont étudié le processus de chargement de la cire de paraffine en tant que PCM à l'intérieur d'enceintes triangulaires et ont rapporté l'impact effectif de l'angle au sommet sur le processus instable. Mohamed et al.52 ont interrogé le RT44HC PCM pour trouver le résultat de différentes quantités de flux thermique des murs et ont constaté que l'augmentation de la puissance d'entrée réduisait le temps requis de 42,10 %.