TERMODİNAMİK | Ekim'2014 | Sayı:266

Makale

Kanatçık Sayısının Faz Değiştiren Maddelerin Katılaşma Süreci Üzerine Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi

Yazan: Mutlu Okcu, Yasin Varol Fırat Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi Otomotiv Mühendisliği Bölümü 23119 Merkez, Elazığ Müjdat Fırat Fırat Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü 23119 Merkez, Elazığ

olduğunu göstermiştir. Ayrıca geometri üzerine yerleştirilen kanatların katılaşma sürecini oldukça hızlandırdığı da görül- müştür. Anahtar Kelimeler: Faz değiştiren madde (FDM), Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), ANSYS-Fluent. Semboller H : entalpi ( J/kg) h ref : referans entalpi ( J/kg) T ref : referans sıcaklık (K) C p : özgül ısı ( J/kgK) ρ : yoğunluk (kg/m 3 ) V : hız vektörü (m/s) S : momentum kaynak terimi (Pa/m) T m : dönüşüm sıcaklığı (Cº) μ : dinamik viskozite (kg/ms) β : sıvı hacim oranı T solidus : katı sıcaklığı (K) T liquidus : akma sıcaklığı (K) P : Basınç, [Pa]

Özet: B u çalışmada, dikey bir geomet- ride ve kapalı bir sistem içerisinde bulunan Faz Değiştiren Maddenin (FDM) katılaşma süreci sayısal olarak incelenmiştir.Geçici sayısal simulasyonlar bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği olan ANSYS-Fluent 12.0 ticari paket programı kullanılarak yapılmıştır. Sayı- sal simulasyonda FDM olarak kullanılan madde, gizli ısı depolama sistemlerinde sıklıkla kullanılan parafin mumudur. Çalışma, dikey bir geometride sabit duvar sıcaklığında, 5 ve 10 kanatçıklı ve kanat- çık olmayan modeller kullanılarak yapıl- mıştır. Sistemin başlangıç sıcaklığı sabittir ve maddenin katılaşma noktasının birkaç derece üzerindedir. Katılaşma süreci sabit duvar sıcaklığının yeni bir sabit değerde değiştirilmesi ile başlar. Sonuçlar, geçici faz değişim sürecinin sistemin geomet- rik yapısına, ortamın termal şartlarına ve kullanılan malzemenin özelliklerine bağlı

1. Giriş

Faz Değiştiren Maddeler, (FDM) elek- tronik aletlerden otomobil endüstrisine, binalardan ısı depolama sistemlerine kadar farklı birçok alanda enerji depolamak ve sıcaklık değişimleri dengelemek için kul- lanılmaktadır. Son yıllarda birçok alanda alternatif soğutma ve ısıtma metodu olarak FDM kullanımının yaygınlaştığı görülmektedir. Bu alanlara örnek olarak; elektronik aletlerin soğutulması, cep tele- fonları, termal enerji depolama sistemleri ve güneş enerjisi depolama sistemleri gibi daha birçok örnek verilebilir [1,2,3]. Bu çalışmanın ilk amacı; artan enerji ihtiyacı- nın karşılanmasında alternatif bir çözüm oluşturmak ve var olan enerji kaynakları- nın daha verimli kullanılmasına yardımcı olmaktır. Katılaşma ve erime süreçleri boyunca oluşan ısı transferi sürecinin anlaşılması termal enerji depolama sis- temlerinin tasarlanmasında çok önemli rol oynamaktadır. FDM’lerin çoğunun

88 TERMODİNAMİK • EKİM 2014