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Numerical analysis of phase-change material melting in triplex tube heat exchanger

相变材料 可用能 热交换器 热力学 火用 材料科学 质量流量 等温过程 湍流 潜热 热能储存 有限体积法 传热 机械 热的 物理
作者
Kun Yang,Neng Zhu,Chang Chen,Haoran Yu,Shan Yang
出处
期刊:Renewable Energy [Elsevier BV]
卷期号:145: 867-877 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.renene.2019.06.092
摘要

Latent heat thermal energy storage (LHTES) systems have gained significant attention recently owing to their high energy-storage-density per unit volume and nearly isothermal behavior during the phase-change process. This study numerically investigates the melting performance of a phase-change material (PCM: Ba(OH)2·8H2O) in a triplex tube heat exchanger (TTHX). First, the physical and mathematical models of the TTHX are established. Then, the governing equations are discretized by the finite volume method (FVM). Finally, numerical calculations are carried out by implementing the developed numerical algorithm in FORTRAN computer code. The results reveal that the inlet temperature and flow state of the heat transfer fluid (HTF) significantly influences the PCM melting performance and exergy efficiency ratio of the investigated TTHX. A higher inlet temperature and turbulent state of the HTF can accelerate the phase-change process. However, increasing the mass flow rate of the HTF decreases the exergy efficiency ratio of the investigated TTHX. In conclusion, considering both the melting time and exergy efficiency ratio, increasing the HTF inlet temperature to a certain extent and reducing the mass flow rate of the HTF in the turbulent state can improve the thermal performance of the investigated TTHX.
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