PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"!...

180
I PCM

Transcript of PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"!...

Page 1: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

I

�������������� ����� �

������������������������������������

��

����

PCM

������

���������������������������������������� ���������

��������

����������� ���������

�����

�����������������������������������������������������������������������������������������

Page 2: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

II

�������������� ����� �

������������������������������������

��

����

PCM

����

������������������������������������ �������������

����

����������� ��������

��������������������������������������� ���

���

�����������������

�������������������

������� ���� ���������������

�����������������������������������������������������������������������������������������

Page 3: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

I

����!�

� ���� �� ��� ������ � ���� ����� ��� ��� �� ����� �� �� �� �� ���(4m×4m×2.5m)������

������������ ��������� ��� �����������

� ������ ��������� ������� ������� ������ ���� ����������������� ���� ������� �

�� ���������������� � �� ������ ������ ����������� ��� � ���� �������� ������� ���PCM�

��� ����� ��� ���� ���������� ������������� ����������������

��� ������ ������ ����� �� ���� ��� � ��� ����������� � ��� �� ����� ��� ��� ����� �� ������

����������� �� ��� ����� ���������� ��������������� ����������� ����� ������ ����

��� ���� � �� ���������� ��� � ������ ���� � �� � ��������� �������� ���������� ��������

�� ������ ���� �� ��� ���� � ���� ����� ��� ��� �� ������������ � ���� �� ��� � ��� � ��� �� � �

����������!"� ��� ����� � ����������� �����������������������

���������� � ����������� ����� ��� �������� ��� �� ����� � �� ��������

������ �������� �� ������ ���� ���� �� � ������������������������� ����� � ��� �����

����� ��������� ��� ��������� ����� ������ ��������� ������ �������� ��������� ��� ��

��� ������ � ��� � ����������� ������������PCM��

��� ���� �������� � ��������� �������� ��� ���������� ������ ��#PCM����� �

���� ���������� ���� ��������������� ��������� PCM������ ������������ ����������� ����

� ������� ������������ ����� ����������� ����� �������� ������������� � �������������������

�� ������ � ���� ��������������������������

�� ����� �������� � ��� ������� ���������������� ������ ��������� � �20cm� � � �

� �� ��� �����80cm� � ���� ������ ���� ��� ����� � ����� � ���� ��� in-line� ����� ��� � ���

����������� �������� staggered��

� �� ��� ���#� � ����#� ����� ����� ����(transient)���� ��� �������� � ��� �� ��

� ������������� ������ ������ ������� �������� ���� ���������PCM��� ��� ��� � ������

� ��������� ��������� ���� �� ������� ����� � �������� ������� ���� ��� ������ ���

����� ���� ��� ����������Fluent 5.5��������������� ������ ����$PCM�%��������������

EHC�(effective heat capacity method)� ��� �� ���� ��� ��������������������� ��� ����� ���

�� ������������

������������������������ ����������� ��� ����������������� �� ���� � ������ ��

����� ��� � ���� � � �� � ��� ��� ����� � ������� ������ ��� �� ���� � ������ ��� � ���

� �� � ��� �������� ���

Page 4: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

II

��

��� ������ �� �������� ����� ������ ��� �� ������ �� ���� ��� recyclable� ������

������������ ��� ����& ������ ����� ������ ���� � ���� ���������� ������������� �����

22-24oC���� ������ �� ������� ����� ����� ���� ��������������������� �� ��� ��� ����

����� � ��� ���� ����� ��� ���

� ��� ��� � ����� �������� ������������ � ���� ���� ������

Page 5: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

III

����

� ������ ���� ������������������������� ���

������ ���� ������������ ������� �� ����� � ��������������������

��������� � ����� �� � ����� ������������� ��������������

Page 6: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

IV

� ����������

������������ ���

'�� ������������'�

2�� ��������

�!�'��PCM�(������ ���������"�

��!�'�'�������������� �������"�

��!�'�!�� ��������� ���������������)�

��!�'�*�����������������+

!�!������������ ��� � ����������',�

�!�*������������ ���������''�

�!�"�� ��� �����������'"�

��!�"�'��������� ��#����������'"�

��!�"�!��������� ��#����������!,�

!�- �� ������ ����������� ���������!.�

��!�-�'������� ��������!.�

��!�-�!������ ���( �������� �� �������*'

��!�-�*� ������ ����(������������ �����������*.�

��!�-�"������� ���� (�� ��������� �����������*+�

��!�-�-���������� ������ �������)'�

*���� �������

�*�'����������� ���������))�

��*�'�'��������� ��������))�

��*�'�!������� ��������� �������)+�

��*�'�*��� ������ ����!" ���������.'�

�*�!��� ������ �� ���������.!�

��*�!�'��������� ��������.*�

��*�!�!������� ��������� �������.-�

��*�!�*������ ������ �!" ���������.-�

�*�*� ��� �� � ��������.)�

��*�*�'��������� ��������.)�

Page 7: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

V

��*�*�!������� ��������� �������/'�

��*�*.*������ ������ �!" ���������/*�

�*�"� � ��������������/)�

��*�"�'��������� ��������/)�

��*�"�!������� ��������� �������/.�

��*�"�*������ ������ �!" ����������//�

"��� ������

"�'����������� ���������/+

4.2 �� ������ �� ���������+)�

�"�*�� �� � ����������++�

��"�*�'�������� ��� ��������������++�

��"�*�!���� ���������#PCM� ����������������''*�

��"�*�*��� �����������������'!,�

��"�*�"��� �������� � � � ���������'!!�

��"�*�-�������� ������ ��� ����������'!-�

��"�*�)�� �������������������'!)�

��"�*�.�����������������'!+�

�"�"� � ��������������'*,�

��"�"�'������������� ���������������'*,�

��"�"�!������������� � ��� ����������'*'�

��"�"�*�������� ��� �����������'*'�

��"�"�"�� �������������������'**�

��"�"�-�����������������'*"�

-� ��� ��� ��� ����������� ������������ ����'*-�

)������ ��������������'*.�

������

�����'����������� � ���������� �������� ������

����������� ���� �����������'",�

�����!����������� ��� ����������������'-.�

Page 8: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

VI

������������

�A�������� m2��

�k

LhBi c�������Biot��

�pc�� ���������� ���� ��� ���� J/kg K��

�hD��� ������� �� m��

�D��� �� m��

g��� ��� � m/s2��

� �2

3

�� cw LTTg

Gr ���������Grashof��

�mh���� ������������������ J/kg�

�h�� ������������ W/m2 K��

�i��� ���������� J/kg��

�k����� ��� �� W/m K��

�l��� � m�

�cL������ ��� � m��

�m����� kg��

�n������ ��� ���

k

hLNu c�������Nusselt�

p����� Pa��

�k

c p�Pr������Prandtl��

�q �� ��&��� W/m2��

�q ������������������ ��� ���� W/m3��

�Q�� �� J�

�r������������� �� m��

�0r���������� ���� m��

PrGrRa �������Rayleigh�

Page 9: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

VII

��

cLv�Re������Reynolds��

�S������� �������V� m2�

�m

p

h

TcSte

��������Stefan��

�t����� s�

�T��� ������ oC� K��

�U������� ������������ W/m2 K��

�V����� m3��

�v� ����� m/s��

�zyx ,,� ������ ����� �� m��

����� ������������ ���

������� ���� ���� m2/s��

�������� ���������� 1/K��

������� ����� kg/m s�

���������� ����� m2/s��

��� ����� kg/m3��

����������� Pa�

�� � � � �����

�air��� �

e�������������

ext��� ����

HTF�heat transfer fluid��

int�������

�initial��������

l��� ��

m�����

Page 10: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

VIII

r��������� ���

s��� ��

solar���� ��

v��� �������

w�����

wax��� ���

�zyx ,,�� ������ ����� ��������

����� ��� ���

����& ����������

Page 11: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

IX

���!�������

������������ ���

�� ��!�'���� ����� ����� ���������������(Zalba et al., 2003)������"�

�� ��!�!���� �� �������������� �������������� ������ ��

(Fieback and Gutberlet, 1997)�������)�

�� ��!�*�� ���������������������#�� �����#�� �Viskanta (1983) ����''�

�� ��2.4������� �� ����������������(London and Seban, 1943)����'-�

�� ��2.5������� ������������(London and Seban, 1943)�����'-�

�� ��2.6���������& ������� �� �������(London and Seban, 1943)����')�

�� ��2.7��� �������������������� �� ��� �� �� �����

(London and Seban, 1943)��������'.�

�� ��2.8������������������������ ��(Zivkovic and Fujii, 2000)�����'/�

�� ��2.9������������������������ ��(Zivkovic and Fujii, 2000)�����'+�

�� ��2.10���� � ��������������� ��������� ��#PCM�����������������

�������� ��������(Zivkovic and Fujii, 2000)�������'+

�� ��2.11����� ������ �� ������������������������������

(Sparrow and Geiger, 1986)���������!!�

�� ��!�'!���������PCM�������constrained�(Sparrow and Geiger, 1986)����!*

�� ��!�'*���������PCM�������unconstrained�(Sparrow and Geiger, 1986)����!"�

�� ��!�'"��������������� ������ ��constrained �#unconstrained�

�(Sparrow and Geiger, 1986)��������!"�

�� ��!�'-���� ������ ���interface�������� ����#� ��������������������

(Farid et al., 1996)����������!)�

�� ��!�')���� ��� ���interface ������� ������������������#�����

(Farid et al., 1996)���������!.�

�� ��!�'.�� ������� ��������������������� ���������� ���#������

(Farid et al., 1996)���������!.�

�� ��!�'/���� ���� �� �PCM����������(Rubitherm GmbH)�����!/

�� ��!�'+��� ������������ �� ����PCM�(Rubitherm GmbH)������!/�

�� ��!�!,����� ���������������PCM�(Fieback and Gutberlet, 1997)����!+�

Page 12: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

X

�� ��!�!'����� ������������ ��������PCM�(Fieback and Gutberlet, 1997)���*,

�� ��!�!!�������� �� ������������#PCM�(Rubitherm GmbH)�����*'�

�� ��!�!*����� ���������������� ���� �(Onishi et al., 2001)������*!�

�� ��!�!"������� �� ��� � ����������� ��� (cases 1-7)�(Onishi et al., 2001)��**�

�� ��2.25�������� ������������ ��PCM� (cases 1-7)�(Onishi et al., 2001)���**�

�� ��2.26����� �����������������(Athienitis et al., 1997)�����*"�

�� ��2.27����� ������������� ���������������������PCM��

(Athienitis et al., 1997)���������*-�

�� ��2.28������� � �� � ������� ������������������ ��� ��� �� ����� � �

(Athienitis et al., 1997)��������*)�

�� ��2.29������� ������ ��� ��� ��� �� ����� � ������ ��#PCM��

(Athienitis et al., 1997)��������*)�

�� ��2.30����� ������� ����������(Goldenberg et al., 2002)������*.

�� ��1*2.��������� ����� ���������PCM�(Goldenberg et al., 2002)�����*/�

�� ��2.32���� ��������� �� ��� ������ ����(Goldenberg et al., 2002)�����*+�

�� ��2.33���� ����� ����������������(Vakilaltojjar and Saman, 2000)����",�

�� ��2.34������� � ���� ��������#PCM�� ���������HTF��� ���������

��������� ��PCM���� ��(Vakilaltojjar and Saman, 2000)����"!�

�� ��2.35������ � ���������� �����PCM�� ���������HTF��� �����������

��������� ��PCM��� ���(Vakilaltojjar and Saman, 2000)����"!�

�� ��2.36����� ����������� ����� ���������(Yamaha, 2001)�����"*

�� ��2.37�������� ����������������(Yamaha, 2001)������""�

�� ��2.38���� ��������������� ����� ��������� �����(Yamaha, 2001)����"-�

�� ��2.39��� ��� ��� �� ����� � ������ ��(Yamaha, 2001)�����")�

�� ��2.40��� � ����� ���(Farid and Kanzawa, 1989)�������".�

�� ��2.41������� �������PCM��������������� � ������� � ����������

�(Farid and Kanzawa, 1989)��������"+�

�� ��2.42������� ��������� ���� ����� ���������(Esen et al., 1997)�����-,�

�� ��2.43�������� �������� ����� ������� � P-WAX������������ �����

����� ������ � �� ����������� �� ����� ������HTF��

(Esen et al., 1997)��������-!�

�� ��2.44���� ����� ������������� ��������(Bansal and Buddhi, 1991)����-*�

Page 13: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

XI

�� ��2.45����������� ��� ����� ���paraffin wax� �� ����� ���� ��������

����� ������� �������������(Bansal and Buddhi, 1991)����-*�

�� ��2.46���� ���������������������(Lacroix, 1993)������--�

�� ��2.47����� ��� ������� ���staggered�(Lacroix, 1993)�����--�

� ����2.48����� ��������������������(Lacroix, 1993)������--�

�� ��2.49����� ��� �� � ������ ���������� � ������������ ��� �� ����

��� �20K�(Lacroix, 1993)��������-)�

�� ��2.50�� �� ����� � ��������������������#PCM�(Turnpenny et al., 1999)���-.�

�� ��2.51����� ��������������������(Turnpenny et al., 1999)�����-/�

�� ��2.52���� � �����#PCM�� � �����������������0� ������

�����������HTF�0.09m3/s�(Turnpenny et al., 1999)�����-+�

�� ��!�-*����������������(Glaich and Finkelshtein, 2003)������)'�

�� ��!�-"������������������ � �(Glaich and Finkelshtein, 2003)�����)!�

�� ��!�--����������� � �RT-27�(Glaich and Finkelshtein, 2003)�����)!

�� ��!�-)���� ������������������(Boch and Dahary, 2003)������)"�

�� ��!�-.������� ��������������� ���1kW��������(Boch and Dahary, 2003)����)"

�� ��!�-/������ �������� ������������(Boch and Dahary, 2003)�����)-�

��� �*�'���� ���������������������� ������ �� ����

$�����A��#Goldenberg et al. (2002)�%������))�

�� ��*�!���� ����������������������� ������ �� ���$�����C�%���).�

�� ��*�*���� ��������������������� ������ �� ���$�����D�%����)/�

�� ��*�"����� ����� �� ��������F��������)+�

�� ��*�-���������� ����� �� ���G��������)+�

�� ��*�)���������� ����� �� ���H��������.,�

�� ��*�.���������� ����� �� ���I��������.,�

�� ��*�/���������� ����� �� ���L��������.'�

�� ��*�+�� �������� ���� ������ �� ���#������������.!�

�� ��*�',������������ �������Segregated�������.*�

�� ��*�''�������� ������������ ���� ������� � ��������."�

�� ��*�'!��������� �� ������ ��� �� � ������ ��A������..�

Page 14: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

XII

�� ��*�'*�������� ����������� ��� ������������ ��), ���� ����� ����

���������� ���(Goldenberg et al., 2002)������./�

�� ��*�'"��� ���������������� ����������� ����� ������������ � �� �

������B-E�����������./�

�� ��*�'-��� ����������� ���������� ����������������� ������ ���A-E� �

t = 120min����������.+�

�� ��*�')�������� ���������� �� �������������������� ������ ���A-E� �

t = 120min����������/,�

�� ��*�'.��� ���������������������� ������������ � �� ������F-L����/!�

�� ��*�'/��������� ���������� ��� ������������� ������ ���F-L� t = 300min���/*�

�� ��*�'+�� ���� ������������ ���������#�����������/"�

�� ��*�!,��������������� ������ ������������� � �!" ��������/"�

�� ��*�!'��������������� ���������� ��������� � �!" ��������/-�

�� ��"�'����������������� �������������/+�

�� ��"�!���#������������� ���PCM�(Boch and Dahary, 2003)�����+,�

����"�*������������ �������������� � ��������+'

�� ��"�"��������� ����������� �� ������ ���� ���Holman������+*�

�� ��"�-����� ������ ��� ������������������������ ���� ������� � �� � ����+*�

�� ��"�)�� ��� ������� ������ ������������������+"�

�� ��".7���� �������������������������+)�

�� ��"�/��� �������������� � ����������+/�

�� ��"�+���������� �� ��������� � �$�����A�%�����',,�

�� ��"�',���������� �� ��������� � �$�����B�%�����','�

�� ��"�''���������� �� ��������� � �$�����C�%�����',!�

���� "�'!���������� �� ��������� � �$�����D�%�����',*�

�� ��"�'*���������� �� ��������� � �$�����E�%�����',"

�� ��"�'"���������� �� ��������� � �$�����F�%�����',-�

�� ��"�'-���������� �� ��������� � �$�����G�%�����',)�

�� ��"�')�� ��������� � ��������� ��$�����H�%�����',.�

�� ��"�'.���������� �� ��������� � �$�����I�%�����',/�

�� ��"�'/���������� �� ��������� � �$�����J�%�����'',�

Page 15: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

XIII

�� ��"�'+���������� �� ��������� � �$�����K�%�����'''�

�� ��"�!,���������� �� ��������� � �$�����L�%�����''!�

�� ��"�!'���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����A�%��''"�

�� ��"�!!���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����B�%��''"�

�� ��"�!*���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����C�%��''-�

�� ��"�!"�� ������������ � ���PCM�� ��������������� ��$�����D�%��''-�

�� ��"�!-���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����E�%��'')�

�� ��"�!)���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����F%���'')�

�� ��"�!.���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����G%���''.�

�� ��"�!/���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����H�%��''.�

�� ��"�!+���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����I�%���''/�

�� ��"�*,���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����J�%���''/�

�� ��"�*'�������������� � ��� PCM�� ��������������� ��$�����K�%��''+�

�� ��"�*!���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����L�%��''+�

�� ��"�**���� ������ � ��� �����������������'!,�

�� ��"�*"���������� �����������$������A-G�%������'!'�

�� ��"�*-������������ � � ������������ ����� �$������A-D�%���'!!�

�� ��"�*)���������� ����� ����������� � � ����$������E-G�%����'!*�

�� ��"�*.��������� ���� �������� �$������A-G�%�����'!"�

�� ��"�*/���������� ������� ���� �����$������A-G�%����'!-�

�� ��"�*+�� ���� ������������� �������$������A-I�%����'!-�

�� ��"�",���������� ������� ���� �����$������J-L�%����'!)�

�� ��"�"'����������� �����������$������A-I�%������'!)�

�� ��"�"!����������� ������� �����������$������A-I�%�����'!.�

�� ��"�"*���� ������� ������������� ��������� �������$������A-I�%���'!.�

�� ��"�""����������� �����������$������J-L�%������'!/�

�� ��"�"-����������� ������� �����������$������J-L�%�����'!/�

�� ��"�")��������� ��������� ������� ������������� ��$������J-L�%���'!+�

�� ��"�".����������������#PCM���� ����������$������A-I�%����'!+�

�� ��"�"/����������������#PCM�� ������������$������J-L�%����'*,

Page 16: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

XIV

������������

������������ ���

�����!�'������������������� ��������� ����� ������� ���

(Zalba et al., 2003)���������-�

�����!�!����������� ����� ���� ���������� ����#PCM�(Zalba et al., 2003)���/�

�����!�*���� ���� ����������������������� �(Zalba et al., 2003)�����+�

�����2.4��� ��� ����� �������������������� ����� � �(Esen et al., 1997)����-'

�����2.5������� � �#PCM��������������������� � ��� �����

(Turnpenny et al., 1999)���������),�

�����*�'������������ ��� � �����������)/�

�����*�!�������������������� ����������������.)�

�����*�*���������� ��� ������ ������������������� ��������.)�

�����*�"������� ��� ������ ������������������� ������#������ �����������/'�

�����"�'����� ��� ������������������� ����������������+'�

�����"�!������ ��������� ������ �������� � ��������+!�

�����"�*������� ������ ������������� ����������+-�

�����"�"��� ������������� � �� � ��� ���� ������ ��� �������+.�

�����"�-�������������� �� �������������'!,�

Page 17: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

1

'� ���

�������������� ��� ������� ������ ����(PCM)� � ��� ��������� �� �����

������� ���� ��� �������

������ � �������� ���� �� ���� ����� ���� �� ����� ��� ������ ��� ����� � ��� � ���

�������������������� �������������������� ����� ���������0 ����� ��������� ��

���� �������� � ������������� ���������� � �� ������� ���� ��������������� �����

�� ���� ������������� ����� ��������� �� ��������� ��#������������������������ �

� ��� �������������� � ����������������� ������������ �� ������������ � �����������

����������� ���� �������������������������� ���� ��� �������������� ����

��� ��� ������������������������� ���� ������������ �� ����������� ������� ���

� � ��� ���� � ��� ����� � ����� ���� ���� �� �� ����������� ����� �(storage density)��� ���

����� ��������������������� ����� ��������� ����� ���0������ ��� �������� ��� ���

���������������������� ��������� ���������������� ����� ������ �����������������

����� ���PCM��������������� ������������������ ��������� � ������� ����������������

���� ������������������� �Hasnain (1998)� ������ ���PCM���������� �����������������

Fath (1998)��Kurklu (1998) ������������������ ����� � ���� �������� ������� �������

����������� �� ���������� � ��������(polyethylene glycol, paraffins, hydrates)���

Kang et al. (1999)����� ������ ����������� ���� � ��� � �� ����� ����� � � �� � �����

� ����PCM����� ���� ����� �� ������� ������ ��� �� ���� ����������� �� ��� ����

� ����� (Fieback and Gutberlet, 1997)��������� ��������� ���� ���������� ���� ����� ���

����� ���� ������ ����� ����� ������� � ����� ����� � ��� �� � � ���� ����� �� ����#

� �� ������� � ���� � ������ ������ ���� ���� � ������������������������ � �� ��� ��� �� �

(Athienitis et al., 1997, Lee et al., 2000)������� ����������Hasnain (1998)� �������� ������

����� ����� ��������� ��� �����LHTESS�(latent heat thermal energy storage system)��

� ��� &� ��� � � ���� � ������ � ������ ����� ��� ��� �� ����� ������ � ��� ��� ����

��� ���(Sharma et al., 1999)��� ��������� ���������� ���� ��� ������� ������ ������������

Velraj et al. (1999)��Esen et al. (1998)� ����� �������� ��������� ��������������� �������

���������� ���������������� ������� ������� � ���������Fukusako and Yamada (1999)���

�� �� ���� ������ � ����� ��� �� ����� ��� �� ���� �� ������� ���������� � ��� ������

��� ����� ��# ��������� ��������# ����� ��� � � ���������� �������� ���� ����������� �

�������� ��� ��������������������������� ��� ����PCM��� ������������ ���������� ���

Page 18: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

2

�������������������������������PCM��#HTF�(heat transfer fluid)� ��� � ������ �����

���� ������ ������� ��� ������ �������� ��� ������ � ������������� ����� ����� �����

��� ��� � �� ���� ����� ���� �� ��� ���� �� ��� ��� ��� �������� ������� � ����� ���

������

�������� ���������� ����������� ������� ���� �����������(4m×4m×2.5m)������

������ ������� ���������� ��� ����������� ������ ����� ���� ������� ���� ������ ���� ������

�� ����������� �� ��������������� � �� ������ ������ ������������ ���� ������� ���

� � �� �� ��� ����� ������ � ���PCM�� ���� ������ ���� ��� �� ������� � ���� ����� �����

��� ����� ����

���������������������� �������� ��������������� ���� ������������� ����������� ���� �

������� ������ �� ����� � ����� ��� ������������ �Goldenberg et al. (2002)� ������

��������

������ ����� �� �� � ��� � � ���� ����� ��� ��� ����� � ���� ����� ��� ��� �� �����

� �� ���������� ������ ����� ������� ����� � � ��������� �������� ���������� �������

� ������ ���� � �� �������������� �������� ��������������� ����������� ���� ����� ��

����������������� ������ ��!"������������������� ��� ����� � ����������� �����

� � ��� ��� ����� � � �� �� �������� � ��� ��� �� � ���� ������ ��� �� ����PCM�

� ���������� ����������������� �����������������������������

��� �� ����� ��� ����� � ���� ����� � �� ������ ��� �� ���� ���� ����� � ����� �����

��� ��������������PCM�� �������������������������� ����������������������� �������

� ����������������� ������������� ���������

� ���������� ��� ������� ��������������� ������ ��������� � �� ������ ����� ��� � ���

����������� ��in-line �#�staggered� ����������� ������������� ��� � ��� in-line���

������������������������ ����������� ��� ����������������� �� ���� � ������ ��

����� ��� � �� � ��� ��� ����� � ���� � ���� ���� ������ ��� �� ���� � ������ ��� � ���

� �� � ��� �������� ���

�������������� ��� ���������� ���������������� ������� ������������������ ��

���� ����& �� ���� ����� ��� ��� � ��� � ���� �(recyclable)� ����� � ���� ��������� �����

22-24oC���� ������� �� ������� ����� ����� ���� ��������������������� �� ��� ��� ����

��� � �� ��� ���� ����� ��� ����

Page 19: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

3

���� �� ��� #� � ����#� ����� ����� ����(transient)���� ��� �������� � ��� �� ��

� ������������� ������ ������ ������� �������� ���� ���������PCM� ��� ��� ��� ������

� ��������� ��������� ���� �� ������� ����� � �������� ������� ���� ��� ������ ���

������ ���� ��� ���������Fluent 5.5��������������� ������ ����$PCM�%��������������

EHC�(effective heat capacity method)� ������������ ��� ����� ������ �� ���� ��� ���������

�� ������������

�������� ���� ��������� � ��� ���������� ��� �� �� � �� �������� ������ �� ��

� ���������������� ��������� ��� � �� ����� ��� ������� ������ ������ ������ � �

�������� �����������������

��

Page 20: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

4

�" ��������

� ��������� ���� ������������ ����� �� ��������� ������� � ���� ������ ����� ������

� ��� ��� � ����� ��� ������ �� ���� ����� ���� �� ��� ����� � �� �� �� �$����� �� �����

������ %� � � ���� ������ ��� �� ��� ������ ������������������� ���������� �����

�� �� ���� � ���� ��� ���#�� �� ������� � � �� ���� ���� ���� ����� ����� � ���� ���� �� �

� �� � ������� ������ ��� ���

�"# PCM�$����������

�� ����������� ������������� ��������������� �����������������������&������������

����� ������������ �����

�"#"# ��������� �����

��� ������ ��� ������� ��������������������������� ���������������!�'��

�� ��!�'���� ����� ����� ���������������(Zalba et al., 2003)���

�������������������������������� ������������� ������������ �������� ����

��� �� ����� �� ���������� �� ����� ������ �� ����� ����� ������� ��������� ������#� ���� ���� ��

� �������� � � �������� �� � ���� ��� � ��� � ���� ��� ������ � ���� �� ���� �� ��� ��� �� � ���

� ����������� � �����

Page 21: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

5

��� ������� ������� ���������������� ������ ��� �������� ������ �#�� ���������

� ������������� ���� ��� ������������� ���������������� � ������

'�%� ���� � ���

�� ��������������� ����� ����� �

��� ���� � ������� ������������ ���� ��� �

���� � ���� ������������������ ��� ���

!�% �������� � ���

� �������������� ��� �

��� ��� ���� �

������ ������������ ���������� ��

*�% ����� � ����

� ���� �

��������� ���������� �

��# ����� �# ����� ������� � ������

"�% ������ � ���

� ���� �� ���������

���������� ����� ������ � ��� � � ������� ��#���������� �������� !�'��

�����!�'����������� ����� ������� �������������������� (Zalba et al., 2003)��

���� ������ �

��� � ��� ����

�� �������� ���������������

���� � ��� ���

������� ����������#� ����

��� � ����� �������

�������������

���� ������� �������

��� � ��� ���

��� � ����� ���������

������� �����#�� �������� ������

��� ������ ������������� � ��� ���

�� �������� ���������������

�� ������� ��� �������

����������

Page 22: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

6

!�'�! � ��������� �����������

�1�����

�������0������������ � ������ �� ���� �(saturated)�� ��� ������������#�alkanes�

������������������ ��0 ����� ������������� ��� ��� ������ ������ �����������������������

�����Fischer-Tropsch���������0������ ����� ����� ��� ������������� �������������� �����

�������� ���������� �����������(saturated)������ ��� � ���� ���������� ��������������

������ ������� �� ��� � �� ���� � ������ ����� ���� ����� ���� ������ ����� ��� ��������

������ � ��� ������ ����� ��� ��������� �� ����� ��� ��������� ������ � �� � ����� ����

� ������ ������������������������ ������������������� ��������� �����������������������

�#� ��������������� ������ �� � ��� �������� �������������� � �� ������� �������������� ��

��������������� ����������CnH2n+2���

��1������ ������

��������� �������� � �����0�������������� ��������������� �������� ��� ��#�

18��� �50�(C18-C50)������ ��� ������ �� ���30oC����90oC��������� ��������������

��� ���� �������� �������� � �� ��� ������ �� ������������� ���� ������$�� ��!�!��%

�������0 ������� � ����� � ��� � ������� ������������ �� �����

��� ��!�!�� ��� �� �������������� �������������� �������

�(Fieback and Gutberlet, 1997)�

�1� ���� ����� ����

����� ����������� ���� ���� ���� ������������� ������ ������ ������������������

�� ���� ���PCM$������ ������ ���������������%��� ��� ���������� ����������������� ����

Page 23: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

7

�����2.1kJ/(kg K)�������� ��������� ������������180��#�230kJ/kg����� ����� �� ����

��������������� ��������� �� �������0�������� ������� ��� ����������� ��"--�� ��

��������$����� �������%���������������� �������� �����������

��1���� ��� ��

� ����� ������������ ������� � ���� ������������� ��� �� ������� ��� �� �� ���

������ ������ ��������� ��� �� ��� � ������ ��� �� ��������� ����������� ����� � ������

������ ��� ������� ������ � ���������� ���������� �������������������� ����� �������

�� ��������������$� �����������������������%� ��������� ���������������������� ���� ��

� ��$ ������ ���� ������ �����������������%�

��1����� �����

� ������������������ ������ ����������� � ����������� ����������������

����������� ����������� ��� ������� ��� �� ��������� ����750–850kg/m3��� ������� �� �

�� ��800–900kg/m3� ������� ������������������� ����#10%��

�1���� ����

���� ���������� ��������� ����� � ����� ���� ������ � �� � ��������

����� ��� ���������� �����(�55oC� ������ ������ �� �(�40oC������� ������ ������

� ���� ���� �������� ����PCM������ ��������0��� ���������� ����

��1 �����

�� ���������� ���� ���� ��� ��� ����� �� �� ���� ����� �� �� ���� ��������� � � ��

����� ��� ���� �� �� ��� ��� ����� ���� ������ ���� �� ��� �� �������0������ ������� ��

����� ���� �� ���� ��� ��� ����������������� ����� � ���� ��� � �#PCM ����� ����

heat transport medium� �� ���� ��� ����� � ��� ����� �� �� ��� #PCM� ����� ���� � ���

��������������� ��� ��� ����������������������0��� ������ ����������������� ������� ��

� �����

��1� ��� �����

���� ���� ���� ��� ������� ������ ����� � �� �� ������ �� ��� ��� ��� � ���� ��

�������#PCM�������������� ��� �#�PCM �������������0��������� ����������� ��250oC�

$����� ���� � �� �%��� ������ � ������������������� �� ������ �� � ���������� �������

�������� ����200oC���

Page 24: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

8

�1��� � ��

����� ���� �� ��� �� �� �� �� ��� ������ ��� ��� �� ��� �� �� ������� �������� �������

� �� ��� �������� �� �� ���� �� ���“paraffin”� ������ � ����� ������“parum affinis”� ������

�������������� �� ������������ ����������� ����� � �� ���������

��1��� � �

�������0�� � �� ������ ������� ���� ��� ���� ������� ������ ���� �� �� � � �����

�����#�������� �#100%�recyclable����������� ��������� ���� ��������������

Zalba et al. (2003)�� � ����� ����� �� ����� ������ � ���� �� ����� �������#PCM���

$�����!�!�%�� ���� ����������������������� ��������� $�����!�*�%�

������!�!����������� ������������� ����� ���� �#PCM�(Zalba et al., 2003)��

Page 25: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

9

�����!�*���� ���� ����������������������� �(Zalba et al., 2003)���

!�'�* ����������

������������� ��� ���������� ������������������� �������� �������� ���� �����

��� �� �� ����� � �� ��� �� ��� ��� �� � �� ��� ������ ����� ���� �����(melt enthalpy)��

����� � �������������������� ��������� ���� ������ �� ����������������� ��� ��

�� ��� ������������ ����� �����

Page 26: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

10

������ ��������������� ��� ��

(2.1)��������TcmQ p �����

�� ���� �������������� ���� ����������������� ����� ��� �������� ������

�(2.2)�������mp hmTcmQ ��������

�������� ����� ���������������������������� ������������ ��� ���� ���� ������ ��

�� ������� ���� �� ���� � ������� ������ ��� � ��� � �� ���� � ���� � ���� �� ��� ����

������ ������������

�"� ������� ����������

���������� ����� ��������� �������� ���������� ���� �����������&� ��

�� �� �� ���� � �����������������

������� ����� ����� ���� ���� � ����� ������#��� ����� �� ����� �� ������ � ���

���� ������� �� ����� ����� ���� ������ ������ ��� ��� ���� ��� ��� ��� �� ����� � ����� �����

��� �� ����� � ����� ��� ������� �� ������ ��� ������ ����� � �� ������� �������� ��� ��� �

� ��������� ������������ ������ ������������������������ ���������� �����

������� ����������������� �������� ��������������� �� �����$� �'� %������� ������� �

� �� � �� ��� ���� � �����interface ���� ��� � ���� �� ��� �������� $!� %� �� �� �� ��� �� �

� � �� ���������������� ������� ��� � ������� ��� ����������������(mushy zone)���

������������ ��� ��� ��� �������������������� �� ������������������� �����

� ��� �� � �� � �� (Carslaw and Jaeger, 1959)� ������� ������ ���� ���� ��� �����

(temperature-based method)�������������� �� ��������������&� ������������������������

��������� ����������������(enthalpy method)���� ����������� �# interface���� ���������

���� ��� ����� � ����� �� ��� �� ����� ��� ��������� ����� �� #interface� ������� ����

�������������� ����������� �� ���� �������

�� ����� ����� ��� ����EHC�(effective heat capacity method)� ���� �� ����� �� �����

��������#�PCM�� ���������������������� ��� ����� ���� ��� ���� ���� ���� ����� �#�PCM�

�� ��� � ������� ��� ������ ������ ����� ��������� ��� ��� ��� ����������������

���������

Page 27: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

11

�"% � ������� ����

�����Viskanta (1983)�������� ����������������� ���$�� ��!�*��%����� �����������������

t� ��� ��������� ������ ������������� sV �#lV������������ ��������

�� ��!�*�� ���������������������#�� �����#�� �Viskanta (1983) ���

��������� ��� ������ ������������������ ������������������������V���� �������sV�

���� ������ lV������������ � � �S����V������������sS �#lS����������������� �����

�������������������V������������������� � ��������������� ����� ����������������#����

�������������������� ����� ������ �� ��v�

������������ �������� ��� ��������� �������� �

�����������������������������S����V���

���� ������� ���������� ����

�(2.3)������)()/( llllll TkTvtTc �����������

�����

l��#���� �����PCM��� ������� �

lc�#������ ���� ��� ����PCM��� ������� �

lT�#������ ������PCM������ ���� �

lk�#�������� ��� ��PCM��� ���������

Page 28: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

12

�� ����������� ���� �������������� � ���������� ������� ����� ������������� ���

����� ������ � ������ ���� � ����� �� �� ��� ��� ��� ������� ������ ���� � ��� �� ���� ������

���������� ��������� ��������� ���� ���� ��������� ��� ������ ������� ������0�v�

� ������

����� ����� � ������� ���� �� ��� ������� ��� � �� � ����� �� � � �� ��� ���� ����� �� �

��� ������mT ������������������������� �����0�v�

�� ������� �������� �� ���

�(2.4)�������)(/ sssss TktTc ��������

����

s��#���� �����PCM��� ������� �

sc�#������ ���� ��� ����PCM��� ������� �

sT�#������ ������PCM��� ������� �

sk�#�������� ��� ��PCM���������� ��

���� ��� ������ ���� ����������������� ����#������

��������� � ����� ������������ ��� ��� ������ ������ ��������� ��������������� ���

���������� �������� ���� �������������

�(2.5) � � � � � � �sllllllss nTknTkvivii �������� � //���

����i�#������ ����������PCM� �v �#lv�#������� � �������� ������ �� ��� � ������ n�(�

��� ��� �� ����� ����

����������� ���� ����� ����

�(2.6) �

� � 0��� � llls vv ���

�������� ��� ��ls �� � �#�0�lv�

(2.7)������� � � �lsms nTknTkvh ������� � //��

���slm iih ����(�� �������������������

Page 29: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

13

��� ���S��� ���� ��������������������� �����

�(2.8) � 0TT lors � �

(2.9)��������� � 0/ qnTk lors ���� �

(2.10) � � � � � lorsHTFlors TTUnTk ����� 0/�

������������0T$��� ������ �����S%� 0q $��� ����� �������&��S�% #0U$�������� �����������

�� ������S�%����� �������� ������� ���HTFT�#������ ������HTF�(heat transfer fluid)� ���

�����������������������

����������� �� ��� �������� �� �� ��� ������ � ����� � � ���� ���� ���� ����� ��� ��

mushy zone� � ������ �����������enthalpy-porosity� �� ����� ���� � ���� � ��� ��������

� ����� ��������������� �������������������� �� �������� ����������� ���� � ��

�� �������

� ����������� ���� ����� ��0�����

������ ����

�(2.11)��������� � 0���

ii

vx

��

���� ����

�(2.12)������ � � �ijj

iji

ji x

p

xx

vvv

xv

t ��

���

��

��

��� 2

���

������� ����

�(2.13)������� � � � ���

����

��

��

���

���

iii

i x

Tk

xiv

xi

t���

�����#������ ������ ix�#������������ �����

��� �������������� �������������������� i� ��� ����������������� mh���

�(2.14)��������mt hii ����

������ ������ ���� �����������

�(2.15)�����������T

T

pref

ref

dTcii�

����refi�#��� ���������������������refT���

������ ������ ������������������������� ������

Page 30: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

14

�(2.16)��������Lhm ����

����L�#����� ���� ��PCM� ��#������ ������ �� � ������������������ ��������

���������sTTif �� 0��

���������lTTif ��1��

�(2.17)�������lssl

s TTTifTT

TT��

���

������ ������� ��� ������������ ���������������� �����������������#L�� ��� ������

������EHC�� �������� ���� ������� ���� ����� ���� ���������� � ��� ���

�������� ���� ���������� ����������������������������� ���� ����� ���������� ��

� �� �������� � ���������������� ������ ���� ��� �� �������������������� ������ �����

���������� ���� �)( pec�� ���������������������� ��� ��� � ������ ��� ���������������

��������������������

�(2.18)��������� ��2

1

m

m

T

T

mpe hdTc�

����1mT �#2mT������������ � �� � ���� � ���������

�"� ���������

��� ������ � ������� ����#����������� ��� �������� �(interface)���� ���� �������

� � ����� �� � �� ������� ��� ������������������������������������0�������� ���

$�����Stefan��%�� ������� ������ ����������������� ��������#���������� ���� ������������

������ � ������ ���� �������� ��(moving boundary problems)���� ����������� � �����#

�� �� �������� ��������������� ����������� � �� � ��������� ���� ����#������������

2.4.1����������� �������

�����Stefan � ����� ������������������ � ��������������� ��������������������� � ��

���������������������� �� ���������Neumann ����������& ���#�� ���� �������� � ����

�������������� �������������Carslaw and Jaeger (1959)��

Page 31: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

15

� ����������� �� ������ � ����������� �London and Seban (1943)����� ����

����� ����� ����������������� ���$���� �� ��� %� �� � ������������������ � � �� � ���

����� � �����

�� ���2.4�� ����������������������� � ���������� ����������

�� ��2.4������� �� ����������������(London and Seban, 1943)�

$�� ���t�� �����������%�

�������� ��������� �����(interface)������ ���������� ��������� ��������������

������ � ������� � �� ������� ������� ��� ��� � ��� ��� ����� ���� ���� �� �� � ��� ������

������� �����������subcooling� ����������� ���� ������������������� ��� �����������

������ � ����������������������� ��������������������$�� ��2.5�%�

�� ��2.5������� ������������(London and Seban, 1943)�

$�� ���t�� �����������%�

Page 32: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

16

�London and Seban (1943)�� ������� ������ � ��������������������������� �����

����� � ��������� ������ �� ����� ������������ ����� ����

���� ������#�London and Seban (1943)������& ��� ������� �� ����������������

������� ����������������� ������� ������������� ��$�� ��2.6��%�

��

�� ��2.6���������& ������� �� �������(London and Seban, 1943)��

�� ���� ��� ������������ ����������������& �����

�(2.19)����������� ����

���

� �� dtdrrBi

r1

log�

����0/ rrr ���#���������� ����� trh

kTt

m���

����

����

20�

�#�������������� Bi�#������Biot��

�����������

�(2.20) � 1;0 �� �� rt�

�(2.21)������������ �� rrtt ;�

������������ ���� �������� ��1��r��

���

Page 33: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

17

�(2.22)������� �22

14

1

2

1log

2��

�� ��

���

� ��� rBi

rr

t�

���������� ������

�(2.23)��������4

1

2

10

����� Bi

tr

�London and Seban (1943) � ��� ���� ��� ������ � ����� ������ �� �� �� �����

����3�Bi$��� ��2.7� �%����� ��������������� ������������� ���������� ����������

����������������

�� ��2.7��� �������������������� �� ��� �� �� �����(London and Seban, 1943)��

��� ����� ���� � ��� � ��� ��� ��� �#��� ����� ��� ���� ���������������������������������

Zivkovic and Fujii (2000)�� �������� ����� ���� ������PCM� � �� ������������� �������

� �� �� ��� ��� � ��� ��� �� ����� � �� ���� � � � �� ��� �� �� �� �� �� �� ����� �� ��� ���

����� ������������� �����

���� ��� ����� �� �� ��� � �� ��� ���� ��� �PCM� ��� ������ � ����HTF�����������

(heat transfer fluid)������� ������� ������� ����� ����������������������PCM� � ����

PCM������� ������� ������������ � � ���� ��������� ��supercooling� ������ �������

� ���(isothermal phase change)� � ��� ������� ��� � �PCM��� ��� � �� ���� � ��

�� ������� � �� PCM�� �� �� ���� � ��� ������������������� ����� ��������������� ������

��� ����0�x� � �x���������������������$�� ��!�/�%�

Page 34: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

18

���������� ����

�(2.24) ������t

hx

Tk

t

im ��

���

��

�� �

� 2

2

����� ����� ���������#�

�(2.25)�������� �!"#

�m

m

TTif

TTifT

0

1��

���� �

�(2.26)�����������T

Tm

cdTi�

��� ���� ��� ����� �������� � �calcium chloride hexahydrate���

Zivkovic and Fujii (2000)�������������������� ������������� ������PCM���

�� ��2.8������������������������ ��(Zivkovic and Fujii, 2000)���

������ ����� ��� ���� ����� ��� ������ ����� ��� � �� �������� � ����� ��� ����� �������� ��� �����

�� ��� ��� �� �� ������������ ���� ������mb 1.0�$��� ��!�/� %��� ������ � �� ������������ �

��� mlc 2.0�$��� ��!�+��%�

����� ������ ����� ��� ���� � �� ������ � �#PCM����������������� ���

������������ � �� ��� � � �$�� ��2.10��%�������� ������ �� �� � �� � �0r � ���������

������������������������� ��������������#PCM� �����������������#PCM����������

����� ���������������������

Page 35: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

19

�� ��2.9������������������������ ��(Zivkovic and Fujii, 2000)���

�Zivkovic and Fujii (2000)� � �� ����� ������� ���� �� � � ��� ����� � ���� �������

�������� �#PCM������� ������� ������ ������������ ��������#PCM�vs�������������������

���������� ����� ��� �������������� �������� ��������� �������������� �#PCM� �� ���

� ������������ ����������������������������� �������

�� ��2.10�� ���� � ��������������� ���������#PCM�������� �������������������������

(Zivkovic and Fujii, 2000)��

Page 36: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

20

�"�"� ���������� �������

��� ����#�� ��������� �������� �������� � ��������� ����� �������� ��� �����

� �� ������ ����(A)�(temperature-based methods)���� �� ���(B)��������������������������

(enthalpy-based methods)������� ���� ���� ������ � ��(Viskanta, 1983)���

A��Finite-Difference Temperature-Based Methods��

����� �� � �� � ��� ������ ����� ������ �� � ����� ����� ��� �� ������� ��� �� ���

�� � � ��� �� ������� ������ � ���� ������ ���� ���� ����� �� ��� ��$����� %�� �0�� �� ��

������ �� �������������������������� � ���$� �'� %explicit finite-difference schemes��������������

$!� %implicit finite-difference schemes� $*� %moving boundary immobilization method� ����

$"�%isotherm migration method���

�'��Explicit Finite-Difference Methods��

� � ��� ���� ��� ��� ����#�� ����� ����� ������� �explicit finite difference method��

� ������ ��� ������� � �����(������� ���� ��� ��� �������� �������� � ���� � �� ��� ������ � �� �� ���

�#���� �� ���� ������������ ���Stefan�)(heatLatent

solidofheatSensibleSte ��������

�� ����� ��� ���� �� ���������� ���� ���� ���� ����������� �������������

������(weak solution technique)����� �� ���� ����� ����� �� ���� ���������� ������������

� ��������������������������� � ����� � ������� ����������� ����� ����

�����&� ��� ��� ���� �������������������Taylor ������� ����#��������������� ���

� ������� ���������� ���� �������������� �����������������

�!��Implicit Finite-Difference Methods��

��� �� ��� ������ �� � ���� ������ ��� �� ����� ���� ��� �� ��� ������ ���� �� ���� � �

���� ������ � �������� ����&���� �� ����� ����� �implicit finite-difference scheme� �������

����� �� � ���#implicit schemes� ���� ����� �� ���� �� �������� ��� ����� � �#�������

������ ��� � ����� � � ��� �����������������������������

Viskanta (1983)��� ����� �������� ����� ��� � ���#��������������������������������������������� ����

(implicit alternating direction technique)����� � ������ ���� ������������������������� ���

���������#PCM��������������� ������������ �������� �������������������� �

�� �� ��� ������� � ����� ��� � ������ � ��� ����� ���� ������ ����� �� ��� ���� ����� ��� ��

Page 37: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

21

������ ��piece-wise�� ���������������� ���������#���������������������������� ������ �

Stefan�������

�*��Moving Boundary Immobilization��

��� ������������������������������� ������������ ��������� �������������������

����� ������ ����� ��������� ��� ����������� ������������� ��� � ��� ������� ���������

��� �������������� ���� �������������� � ����� ����������� �� �� ����������� ���

�� ����� ��� � � �������� ������ ����� ������������ �������� ����� �����������

��� ����� �� ��� ���� ����� ������� ��� �������� �� �� ����� ������� ����� �� ���� ���

���� ��������� ��������� ���� �� � � �� ���� ����

�"��Isotherm Migration Method��

��#isotherm migration method������������ ��� �������� ������� ����� ��������� � ���

���������#����� �� � ��� ������ ��� �������������� ��� �������� ��������������� �����

����� ���� �� ���������� ������� � ������������������� ������� �� ���������������

�� ������� � ��� ��� ��� ���� � ���� ���� ��� ����� ����� ���� �� �� � ����� ��

������� ����� ������ � �� � ���� ���� ����� �� �� ��� ����� � ���� �� �� ��� � ��� �������

������ ���� ��������������� ������������� ������� ������������������������

�B��Finite-Difference Enthalpy-Based Methods��

��� ��������� �������� ���������������������������������� ����������� ���

����������� ����� ������ ������� �������� ������ �������#weak solution formulation� ���

����� ���������� ���� ���������� ������������� ��� ��������� ���� ������ � ��������&

�� ��������������������� ��� ���������������� � ������������������ ����������������

����� ������������ ����������� �������� ������ �$������% ����������

������ �������� ��������� ������� ����� �������� ����� ������� �� ������ ������#

�������

�Sparrow and Geiger (1986)��� ���������� ��������������� ����� ��� ��� ���� �����

��� �� ������� ���� ������������ ��� ���� ������ ����� ���� ��constrained� ������ ���

�� ��� ���� ���� �� ���� ����� ��� �� � �� ��� ����� �� � ����� ���� �� ��

(unconstrained)� �������� ����� � ���� ������������������ ������#�� ���� �����

������������������������� ��� ����������

Page 38: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

22

���� �� ������ �������������� ��������� ���� ����������� ����3.81cm��� �19.05cm��

��� ���������������������������������� ����36.3oC���

��� ����� �������� ������������������������������2.11��

�� ��2.11�������������������������� ������ �� ��������(Sparrow and Geiger, 1986)���

��������������� �� �0��������� �(interface)��� ���� ���� �������������� ���� ����������

�������� � ���������� ��� �������� ���� ���� ����� ������������ ��������������� �������

�����quasi-steady���

������������ ���BD��� ����� ����� �� � �����(�wT� ��� ���AD������� � �����

������ �������� ���� ����� ����� ����

��� ������������������ ����������������� ���������lowerA������� ������� �����w�

�(2.27)������� � � �dtdMhTTAkw mmwlowerl //����

����M�(������� ����������� dtdM /�#����������������� ������������ ���� ������

����������������������

�(2.28)��������� � wLdtdMV l�2//��

����L�#�� �� �����������

�� �� �� ��� � ��� � �� � ����� ��quasi-steady� �������� ���� ��� � ����� �����

����� ����� �������� �����Boussinesq� ����� ����� � ���� �� �� ���� � ������ �����

����� ���� ��� ��� � ��� ���������� �����

Page 39: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

23

�(2.29)��������0)( ���

���

�v

rur

�(2.30)�����rSu

rr

ur

rrr

pu

r

v

r

uu �

���

���

����

���

���

��

��

���

����

��$%

&'(

)��

��

���

����

2

2

2 �

���

�(2.31)�����������

��� S

v

rr

vr

rr

p

r

v

r

v

r

vu �

���

���

����

���

���

��

��

���

����

��

���

���$%

&'(

)��

��

���

����

2

2

2

1�

�(2.32)�������2

2

2 ���

���

���

����

���

���

��

��

���

��$%

&'(

)��

��

���

���� T

r

k

r

Tr

rr

kT

r

v

r

Tuc p�

����u�( ��������������������� v�( � ��������������������#�rS� �S�#��� ����������� �rg�

#�g�#�� ���� �� �������������

�(2.33) � ��

���

��

��

���

������v

rr

u

r

vTgS rr 22

2 2

(2.34)������

��� �� �

���

���

������u

rr

u

r

uvTgS

22

2�

�������� ��� � ��� ������� � ��������������� ��� �� ����� � constrained�

$�� ��2.12�%������� �� unconstrained� $�� ��!�'*�%�

�� ��!�'!���������PCM�������constrained�(Sparrow and Geiger, 1986)��

��� ������ ������������� ����� ������ � ����� �������� �������������� ����� ���

�� ��0��� �interface��������constrained���� �� ����������� �������� ������������� �������

� ����� ������� ��� �������������� ������� ����� ����������������������� �������

Page 40: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

24

�� ��!�'*���������PCM�������unconstrained�(Sparrow and Geiger, 1986)���

�� � ��� � �����unconstrained� �� ��������� ����� ���� ��� �� ����� ����� ������� ����

�� ���� ���� ���������������� ���� �� ��88-94%������� ��� �������� ���!�'"�� ������ ��

���������������� ������ �����#���������������� ���������

��

���������Fourier��� ����2/ cLtFo ���

� ���!�'"��������������� ������ ��constrained �#unconstrained���������������������������������

(Sparrow and Geiger, 1986)���

�Sparrow and Geiger (1986)������� ������� ���� ��� ���� ���� � � ���� ��� ���

�����������unconstrained���� ���� ��#50-100%�����������constrained� ������ ����� �

����������� ���� ���������������� ���� �� ���� ��� ����� � ������ �������� �������

����� ������ � �� �unconstrained���� �� � ��� �� ������ ����� ����� ��� � ���90%������

������unconstrained����� ����������������� �������������� ���� ������� ������� ����

��� ���constrained���������������#���� ����������#�� ���������������������� �����

����� ��������� �����(unconstrained)� ����� ������#�������

����������

�� ���������

Page 41: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

25

�Farid et al. (1996)�� � ��� � ��� ����� ���� ������ ����� ������ ���� ���� � �� ����� ��

������ �interface � ���� ���� ���� ��� ����� ����������# ������������������� �������

����� ���� ��� ��������� ��� � ������� ����� ���������������� ���� ������PCM��

���������� ��� ����������������� ���� �������� � �������� ������� �������EHC�� ��

� � ��� ����� ��� ���� ����� ������ � ��� �� ����� � � ��� ���� ���� ���� ���#������

����� ����� ��� ��� ������������������ �������0����� ������� �����������������

� ���� ��� ��� �interfaces� ����� ��� ����� ��0� � ������ � ������ ����� ����2-4oC�

� ���� ��� � �� � ��� ����� ����� �� ��PCM���������� ���� ��� ��� �� ������ ����� ���� ��

(explicit finite difference scheme)� �� ��� �������� � �PCM��� ��� � �� � ��� � �� �����

�� ���� � ���� ���������� ����� ������ �����������

� ���EHC� ����� ��� �����pec������ ����� �� ���� ���� �� ��� ��� �� ��� ������

������ ����� ��� ����� ����� �����������#PCM���

�������� ��plps cc �$��#�PCM��� ���� ��� ������ ����� ��������� ���� ��� ���������

��� ��%�������������� ����� ����� ���� ��� ��������������������

�(2.35)��������ps

mm

mpm c

TT

hc �

��

12

2�

����1mT �#2mT������������ � �� � ���� � ���������

� �����EHC� ��� �� ��� � ������� ���� � �� ��interface�� �� ��� ��� �� ��� �� ��

��������� ���� ������� ���������� ��� � ������� ������ ���� � �� �������������

��� ������������ ����������������������������� �� �����

�������� ���� ������#interface� �� � ������� ������ ����������������

�� �����������!�'-���������������� ���� ����� ��� ���������� ������ � �� � ����#PCM��

�������������� ����� � ���� �� � �� ������������� ���� �������� ���� ����� ������

��� �������������� ���� ����� ������� �� � ��������������

��� � ��� ����� ����� � ��Farid and Mohamed (1987)� ��� ��� � ����� ������ �������

��� ����������������

�(2.36)��������34.0159.0/ Rakk le ��

� ������ � � ���� ��� ��(EHC) �� ����� ��� � ���#�� ����� ��� � �� ����� ����

���������� ��Eftekhar et al. (1984)��#PCM����� SUNTECH P116��

Page 42: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

26

�� ��!�'-���� ������ ���interface�������� ����# �������������������� � � ������ ��

� ��� ��� �� ����(Farid et al., 1996)���

�Eftekhar et al. (1984)������ ����� ��������� ������������� ������ �����������

��� ���

�(2.37)�����3/23/1

1027.0 �� ��

���

���� csl

c

l

e

Ste

Ra

k

hL

k

kNu **�

����cL�#����� ��� �� s*� c*�#������������������ ����� ��������

�� ��� �������� � �#PCM��� �� ��� ��� � �� ���� ������ �� ���� ����� ���� ����� � ���

� �������� ������ �������� �������� ����(explicit)���� �������� ��� ������ ���� �������

pec����������� �������� ������������ �����44oC��

� ��� ���!�')� !�'.� ������ � � ����� �� ����� � � ���� � ���� � ��� ����

��������� ��������������� ����� ����(interface)��� ������� �� ����

� ����� ��� ��������������������� ���� ���������� ��� ��� ������������������

� ������ ������ ��� � ������� PCM ������ ���������

Page 43: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

27

�� ��!�')���� ��� ���interface���������� ��!�'.����� ����������������� ��������

������� ������������#������� ������� �������#������

(Farid et al., 1996)����(Farid et al., 1996)�

�"& � ����� ����������� ������

� ������ �������� ��� ����� �� ��� ��� ����PCM� ����� � ��� � ���� �� �� �� � �

�� � ���� ��� ������� �� ���� � ��� �� ����� ������� ������� �� ��� ������ ��� ����� �� ��

������������� ���� ������������ � ������

����� �������� �� ���� ����� ���� ������ ������� �� ��� ���� ��� ��� ��� � ��� ����� ���

� ������������ � ����� �������� �������������������� ������ ����������������������

������� ������ ��� � �� � � ����� � ��� ���� ������� ��� �� ������� � �� ��� ���� ��

� �����

�"&"#�����������

� � ���!�'/������ ���� ����� �� ��� � ���� ��� ��� ���� ����� ��� ����� ����� ��� ���

��������� ����

Page 44: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

28

�� ��!�'/��� ��� ���� �PCM����������(Rubitherm GmbH)��

����� � ������ ������� ������ ����$����'�� ����!�'/%��

������ � �(fiber)� ������������ �� �� ���bulk material������ ��� ���� ���������

������������������������������������������ ����� � $� ���!�'+�%�

�� ��!�'+��� ������������ �� ����PCM�(Rubitherm GmbH)���

��

��

��

��

��

Page 45: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

29

������������ �� ����� �������� ���������������������� �����������������������

���������� �� ���� ������ ������������� �� ����� �� ��� ��� �������������� ������

����� ������ ��� ��� �� ����� ��������������

��� ����� ������������������� ������ ���������������� ����������� ���

�������������������

�������� ��������#�����$����!�� ����!�'/%���

� ������� ���� ����#�� ��� ����� ���� �� ��� ���������������������� ��

� �� �$����� ������� �%� ����� � ���� ���� ��� ����� � �� � ����� ����� ��� ����� �� ����

��� � ���8��#14cm� �RUBITHERM GmbH�� ������������������ ���� �������� ����

� ��� ���$�� ��!�!,��%������������������������ �������������������������� �����������

�#50%� ��� �� � ��� ��� ��� � ���� �� � � ������ � �� �� ��� ����� �� ������ ����� �������� ������

��������� ��������������������� ��� ����������� � �� ���� ��������� �� ������� ���

� �������� ���� � ����� �������

�� ��!�!,��������� �����������PCM�(Fieback and Gutberlet, 1997)��

������ ��������$����*�� ����!�'/%��

������ ���� ������� �� ��� ������ ����� ��� ���� ���� ���� �� ��� ������� � ���

������ ������ �������� ��������������������������������� ���� ���� ���������������

� � �� � ������ ������ ������ ����� ����� �� � � ����� ���$� � ��!�!'� �%������� ��� �� ��

� ���������� ���

Page 46: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

30

2��������������� ���� ���$��������2–2.5����������������������������� ��

������� ���� ������������������ ����� ������#10K�%�

2����������� ��� ����� �� ������ ���� ���� �������� �����������

2�����25%����������������������� � ������� ��������������������������

���� ���������� ���$���� �����������%�

2��� ��������� ����� �����PCM� ���� ������� � ����

2��� ����� ��������������� � ������������ ���������� ����� � ���������

2������� ���������������������� ��������������������

�� ��!�!'����� ������������ ��������PCM�(Fieback and Gutberlet, 1997)��

��� �� ���� ����$����"�� ����!�'/%��

��� ��������� ���� � � ��������������������� ������� �� ���� �����������

���������� � ����� ���� � � ���� ������� �� � � ���� ����� � ��� � ��� � ������� ��������� ���

$� � ��!�!!� �%���� ����� �� �� ��� � �� � ������� ����(granulate)����� ������ ����� � �� �

� ���� ������� ��� �� ��� ��� �������� � � ����������������� ���� ������������� ��� �

����� �������� ���

Page 47: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

31

�� ��!�!!������������ �� ��������#PCM�(Rubitherm GmbH)���

�"&"��� ��������$������������ ���"�

�Onishi et al. (2001)� �� ��� � �� ��� ��� �� �� ��� ��������� � ����� ����� ����

��� �� ����� ���� ��� ����� � ����� ������� ��� ������� � ������ ����� ����� �� ��� � �

Trombe wall� ������ ���� � ��� �� �� ��� ����� ����������������� � ���� ��� ��� ��� ����� ���� ���

�#�Sapporo� ������������ ������� ���������������������������� ����� ���������� (18oC)���

���������������������DHSS�(distributed heat storage system)�������� ����������

� ����� ������������ ���������� � ������������� �������� � ���������� �������

� ����� �� ����� ������ ������������ ����� ��������� �������������� ��� � ��������

�������������� � � ��������� ���#active heating system���

��� ���� ����������������� �!�!*���

������ ����� ���(CFD simulations)������������ ��� �� ����

+ Case 1����� ���� ����� �������������������50mm�(Trombe wall) � ��� ���� ��������

+ Case 2��� ����� �������������������#PCM��� ���50mm � ��� ���� ��������������� ��

PCM��������� ����� ���!-3�������������������������� �����PCM����30–31oC��

+ Case 3� ��� ����� ���#Case 2�� ��� ����� ����� � ������ �����#PCM����� ����������

35–36oC��

Page 48: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

32

�� ��!�!*����� ���������������� ���� �(Onishi et al., 2001)���

+ Case 4������������#Case 2���������������� �����������#PCM� ���������

20–21oC��

+ Case 5������������#Case 1���� � ��������(Trombe wall)� ��� ��������

+ Case 6������������#Case 2���� � ��������(Trombe wall)� ��� ��������

+ Case 7������������#Case 3���� � ��������(Trombe wall)� ��� ��������

�������5-7����������������� ����������� ��� ���� ���18oC���

������� �� ��� ����Onishi et al. (2001)� �����CFD� � �� “SCIENCE”��� ����� ����

24x37x16����������������������������# fully implicit������������st 15�����

��� ���!�!"������� �������� ����� ���������

� �����"�� � ����#PCM� ������� ���� ������� � �� ����! �#�*� ������� ���� �� �����

�� ���� �� ��������������������������������� ��������� ���� ��������� �������������

������� ������������� ����������������� �����������������

�� ������--.� ���� ���� ������ ��� ����� �� ���� �� �������18oC������ ����� �� ��� �

���� ����������

Page 49: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

33

�� ��!�!"��� ��� � ����������� ������� �� (cases 1-7)�(Onishi et al., 2001)��

�� ���2.25��� ���������� ����������� �������PCM�������� ���� �������!-.���

�� ��2.25�������� ������������ ��PCM� (cases 1-7)�(Onishi et al., 2001)��

��� ����������� ������������������� ������#PCM�������"� ���� ����������������� ��

)-.�������������������� ��� ������������������30–35oC���

�����Onishi et al. (2001)� ��� ���� � ������ ����� ������ � �#PCM�� ����� ��

�������������� ������� ������� ����������

Page 50: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

34

� ��� ����Athienitis et al. (1997)�� � ���� ��� ��� � � �� ����� ����� �� ��#PCM������

������������ � ��#passive solar test-room� ���� ������������ �� ��������������� � ��#

PCM�� ������������ ������

'% �������� � ���������� ������������PCM�������������� ����� ����

!% � ����� � ���������������PCM������� ��� ����� ������ ��� �����������

�� ����� � ����#�full-scale test room� � � ��2.26� ���� ������ ���� � �� �� � � ������� & ��

PCM� �� ��� ����� ��� ���� � ����2.4m2 K/W ���� � ���� 3.6m2 K/W�������������������� � ���

#5.4m2 K/W������ ��������� �� ��������� ���� ������ ��� ��baseboard� ceiling panels�

������ ��� � ���� ���������������������������� ��������� � �PCM� �������� ��� ���

����������� � �����������������������

�� ��2.26����� �����������������(Athienitis et al., 1997)��

����� ��� � ������� �PCM�����13mm� ����� � �������������PCM$������� ����%����������

20m2� ��� �PCM� �����47kg� ������� � ��� ����� ����� �� ������ ���� ��� �� � ����� ����

������ ����� ��� ����� �� �� ���� �� ������ ��� &� �� ��� ����� ����� � ����– 25oC� �� �������

�� ����� �������� ���� �����(6:00a.m. to 5:00p.m.)��(�23oC���������� �(�16oC���

�#PCM�(butyl stearate)����������� ����� � ������� �����16��#�20.8oC���

��������� ��������������� ��� ���� �� ���

'� ���������#PCM� � ����������& ����������� � ���� ������� � ���� �� ���� � ��

�� ���� �� ����� � ���� � ����� ��� ���

Page 51: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

35

!� ���� ��������������������#�������� �����PCM ����������������� ���� �#�����

�������������������� ������� ���� ��� ��� �������� ���0���� ����PCM���������� �

������� ����������� ������������� ����� ������� � �PCM��� ����(�900kg/m3� �� ��� ���

��� ��(�1260J/kg K� ����� ��� �(�0.21W/m K�� ���� � �(�30,700J/kg���

������������ ��������$�� ��2.27% ��������������������� ������

�(2.38)�������� � � �

mqx

txTk

t

txTc �

��

��

2

2 ,,��

�(2.39)����� � � � � �� � 0,0

,intint ����

��

� xatqtTTthx

txTk solar�

�(2.40)����� � � �� � surfaceoutsideatTtxThx

txTk extext ��

��

� ,,

� ���intT�#����� � �� � ������� extT�#�� ���� �� ������� solarq �#�� ������ � �� &������������ �

��� ��������������������������� �(2.38)� ��� �������� �����

�(2.41)��������dt

dfhq s

mm �� ��

��� sf�#�� ���������

�� ��2.27����� ������������� ���������������������PCM�(Athienitis et al., 1997)���

������ ���� �� ������� ��� �� ��� ������ ����� ��� �� � ����� � �� �� ���� ����� �

� ������$�������� � ������� ������PCM��%�

�� � ���� ��� �� � ����� � 2.28� �� ��� � �� ��� ����� ���� ��� �� �����PCM���� �� ��

21oC� � ��� ������� � �� ��� ������ �� 27oC� �� ��� ������� ��� ���� �����PCM������ ������

Page 52: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

36

��������� � �� ���� �� ���� ��� ���� ��� �� �� ����������������������� � ����������

�������� ����

�� ��2.28�������������������� � �� � ������� ������������������ ��� ��� �� ����� �

(Athienitis et al., 1997)���

�� ��2.29��� ��� ��� �� ����� � ������ ������� ������ ��#PCM������������������

(Athienitis et al., 1997)���

��� ���2.29� ���������� ����� ����� ������ � � ����� ��� �������� �� �������

� �������� ��������������������������������� ������� ���������������������� ��

Page 53: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

37

�� ���� � ������ ��� � �� ��� ���PCM�� �� ���#1-1.5oC������ ���� � � ��� �� ������ ����

������� � �������������������� ���������������������������������� #�'-3��

Athienitis et al. (1997)�������� ������������ ������� �������������� ����

������� ������ ������������� ���� � �� ����� � �� � ���� �� ������ ��� ����� �

��������� ��� ������� ������ ����#����������� �������������������������������

�� �����

� ��� ���� � ��� � ����� �� �PCM��#passive solar building��� ������ ������� � ���

�������������$���� ���������������� ���%������#4oC�������������� �� �� ����� ��������

�������� ��������� �������������

�"&"%������� ��� �$������������ ��������

������� ���Goldenberg et al. (2002)� ���� ������ ���� ��� ���������0�������� ���

� �� ����� � ��� ������� ����� �� ��� �� ������� � ���� ������ ���� ���� �� �� ���

�������������� �����

� �� �� ���� � ��� ������� �� ��� � ������ ��� ��� ���(60cm×50cm×45cm)�����

��� ������� ���� �(75cm×66cm×66cm)���������� ��������$�� ��2.30��%�

�� ��2.30��������������� ������� (Goldenberg et al., 2002)��

Page 54: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

38

��� ������������������ �� ���� ���������� ��� ����2cm����������� ��� ���������������

����� ������� ������� ���� ������ �5cm����������$����� ������� ���%������������ ��

������� ������������ �������������� �� � �� ������� ���� � ����PCM� ��� ���� �����

� ���������������� ����� ���� ����������������� ���� ����� ���������� ���� �#82� ���

��� ��� �� ���staggered� 5.5mm×4mm����� 267mm�� ����� ���2.31���

�� ��1*2.��������� ����� ���������PCM�(Goldenberg et al., 2002)���

�� ����� ���� ����� ���� �������� ���������������������410cm3����PCM���� �PCM�

�� ���� ����(RT-25)������� � ��#PCM ��������� ������� ����747kg/m3� �����������

206kJ/kg� � ���� ��� �0.2W/m K� � �� ���� �� � ���2.5kJ/kg K� ��� ���� ������ �����

23oC�� �� � ��� � �� � ��������� �� ����� ����������� ����� ���������������������

����������

�� ������������ ������ ����� � ������� ����� ����40oC���� ����� ��� ����� ������

��� ����� ���������� �� �� � ����� �� ����� �������������������� ������ ����� �������

�#PCM� ��1.5���� ������ ������ � �������������������������30-35oC��

�� ����� ����� ��������� ��� ������ ������������������� ��������������#PCM�

������� ������ ������ ����������������������������28-33oC���

�� ��� ��� � ���� ��� ��� ����� ������� � ����� �� �� � �� �� ������ � ��� ���� ��� ����

� ����� ��� ��� ��� ���� ��� �� ����� �� ������30oC� ��� ��� ���#PCM�� ������#4.5� ���

������� ������ ������ �����������26-28oC���

Page 55: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

39

��� �� � ��� ��� � ���� � ���� � ��������� � ������ ����� ��� ��� � � � ��2.32� ������ ��

�� ����������� ������ ���������������������������� ���������� �����������#2.1� ���

���� ���������� ����� #24oC����33oC���� ��������� � �������� �� ����� � ������#45oC�

#52oC�������

�� ��2.32���� ��������� �� ��� ������ ����(Goldenberg et al., 2002)���

�� � �� �����Goldenberg et al. (2002)� ��� � ��� ��� �� ���PCM�� ����� ��

� ������� ����� ����� ������������ ���� ������ ������������������������ ������������

��� ��� �������������������������� ������ �� ������ ������ ������������������ ��

����

�"&"� ������ ��� �$�!���������� ��������

�� ��� ����Vakilaltojjar and Saman (2000)���� ���� ��� ����� �� ���� �������� ��

�#PCM� ������� ���������� ��������� �� ��!�**����� ��PCM� ������������������������

�������������� ���� � ������ ���� ������ ���� �� ���� ���������#������� ����������� �����

���� ��������������������� ���� ����������� �������������� ���� �������� ����������

������������������ ������ � � � ������� ��� ��air gaps���

Page 56: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

40

�� ��2.33���� ����� ����������������(Vakilaltojjar and Saman, 2000)���

���� �����������������PCM����� ����������������������������� �������� � ������

� ������������

������ ���� ����������� ������� ���#PCM�������� ���� ������������� � #������

��� �����������������

'� ��������� ���������� ������#PCM��

!� ���������� �#PCM�������� �� ��

*� ��� ������� ��� ���(HTF)�������

"� �� ������ ������ �� � �� ���� �� ������ � ������� ��� ����� � ���� � ��#quasi-steady�

� ����������� ��steady-state��

-� � ���������� ������������� � �� ��PCM ������

)� �������� ������� ����� ������#PCM���������

����� �� �� �' ����� ��� ���� �����0�� ��� ���#PCM�� ������� ���� �� ����

� �����mT� ����� �����)0( �t� ���� ��� �� ������ ���� ��� ��� �� �� �� �� ������ #wT�

)( mw TT ����������������������� ����� ����� �������������������

����� ��� ���������� ����'(Neumann Solution) ��� ���#Carslaw and Jaeger (1959)��

�(2.42)�������)()exp( 2 serfssSte ���� ,�

��� �s�#����������������������������������� ����� ������ ���� ���� ������ � � ���� ��� ���� ��

Carslaw and Jaeger (1959)� Ste�#������Stefan���

� ������� ��� ���������� ��Kays and Perkins (1985)��

Page 57: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

41

(2.43)������ �- .� �/�

��� �����

k

iiwiwiHTFHTF TTzlTT

11,,

0 1 �

����0HTFT�#������ ������HTF�� ���������� � � � �PrRe//2 hDll ���#����������� �� �

� � PrRe///2 hDzz ���#��������������� � � � �0/ HTFwHTFHTFwHTF TTTT �����#������� ������

�������

���� �!������������������ ��� ���������������������������� �������#PCM���� �������

)( 0mHTF TT 0� ��� ��� � ��� � ������� ��� �(sensible heat)�� ���� � ��� � ��� � �� ���� ���

(latent heat)�������������������

�(2.44)���������22sSte ��

Vakilaltojjar and Saman (2000)� ����� ���������� ������ � ������������' �#!����������

� ��� � �� ���wT�� �� ��� � ��#mT� �Vakilaltojjar and Saman (2000)����� ��

������ ����� ���#�PCMthHTFth RR �������Rth�(���� ��������

�� �� �*� ���������������wT� �mw TT ��� �����������#� �� �)interface(�� ��� �� �� ����������#

PCM� #HTFw TT �����������

�� �� � ���� ������ �� ������ �� ��calcium chloride hexahydrate� ������� �����

�� ����#potassium fluoride tetrahydrate���� �������#PCM��������������������

��� ������ ������ �� �� � ������ � ��� ���� �� �� ���� � �� �����#PCM�� ����

� ���� ������ ����� ��� ��� �������� ��������*� ���� ������

���� �������'������� ���������� �����������wT����������� � �#PCM����������

�� ����#HTFw TT � ������� � ��� #PCM��������� ��wT��� ������������������ ����� ��#

mT� ������������� ��#HTFthR������� ���� �������wallthR �#PCMthR� �� ����� ��������

��� ��� ��* � ���������

�Vakilaltojjar and Saman (2000)������������ �� ���������� ��������������� ����

������������������������������ ��� �����#PCM��� �������(600 kg)������ ���2.34�

2.35�������������� � �� ����� � ������ ���������������� � �� ���������� ������

����� ������ �� �� � ������ �� ����� ��� �� ��� � ������ �PCM� ��� �� � ��� ��� �� �� ����

overallU� ���������������HTFthR������ ��� � ����� ��������� ��������� ��������������������

� ��PCM��������������� ���$�� ��%�������������������

Page 58: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

42

�� ��2.34������� � ���� ��������#PCM�� ���������HTF��������� ����� ��������PCM�

��� ��(Vakilaltojjar and Saman, 2000)���

�� ��2.35���� � ���������� �������PCM�� ���������HTF��������� ����� ����������PCM�

��� ��(Vakilaltojjar and Saman, 2000)��

Page 59: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

43

������ � ������ �� � �� ����������� �� ������ Re�� �������$�������� � ����� ��

�� ������������ � ���� �� ������� ���� %� � ���Nu����������� ������������������� �

�� ������� ���������������������������������������$�� ��%������������������������������

��������

�� ���Vakilaltojjar and Saman (2000)� �� ���� ���� ��� ������� ���� ������ ��� �����

�������� ��� ���� ��� ���� ��� ������ ���� �� � ����� � �� �������� ��� �������� � ������ ��� ��

�� ��������� ������������������ ���� �� ������������������������� � ��������� �

��� ����

����������Yamaha (2001)� � ����������� �������������������� ������ ������ ��

��� �����������#PCM� �� ��2.36� �� ������ ���������&� ����� ����������� � ��������

� � ����������������� ���

� � �� � ���������������� ����������� � �� � � ��������������� ������� �������� ��

� ���������� ����� ����� ����

�� ��2.36����� ����������� ����� ���������(Yamaha, 2001)�

����������� ��� ������� (�550mm� ��� �(�304.8mm� ��� �(�66mm� ���������� ������� �

��������� ��������1455mm� ��� �428.8-453mm��� ��� �� ��� ��� �50mm� �� ��2.37��

� � �PCM� �� �����n-Hexadecane� ����� � ������ ���18.2oC������ ����� �

229kJ/kg���

Page 60: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

44

��� �� ��� ����� ������� �� � � ������� 9-17oC � ����� � ���#22-30oC�� ���

���� �� ����� �� � ����0.5-2m/s� ������� �������� �� � ����� �� ����� ����� ���� � �������

������������������������������ � ����������� ��������� (������

�� ��2.37���� ��������������������(Yamaha, 2001)��

��� ���� ���������� ������������ � ��2.38��� ��������������� �� � �����

���� 9oC �#30oC���������������������� �� ����0.75m/s �#1.75m/s�� ����������� ������

�������������������� ������ ��������������� �������� ��� ��������� �� ��� ����

�� ����������� ������ ���������� ������������ � �������� ����������������� ��� ��

����� ������ ��� ��� �� ��� �� �� � ������ ��� �� ��� ���� �� ������ ��� ������ �� �����

�������� ���� ���������

��� �������� � �Yamaha (2001)�������� � ���������������� ���������������

������ �� ��� ��� ����� � ������ ���� ���� � ���� � �� � ������ ����� � ��� ���� �����

�� ���� �������

������� Yamaha (2001)� ������������ ������������� ������������������ ������ ����

�������� �� ��������� ���� ������������������ ���� ��� ������ ��������������� �� ��

��� ������������� �� PCM����� ���������� �������#� ����������� ����������

�� ���� ����������� �������� � �2.39������ � ��������������� �� � �����9oC �#

30oC�������� �� ������0.75m/s��

Page 61: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

45

�� ��� ����� ��� ���� ���� � ���Yamaha (2001)� � � ���� �� �� ��� ���� ���� �����

���� �������������� ������������������ ��� ��� �� ����PCM�� �����������������

����� ����� ����� ��� Yamaha (2001)������ ���� � ��� ����� ��� ���� �� �� ����

� ���� �������������� ����� #�PCM���� �PCM����� � ������� ��������� �� �����

�#Tetradecane������� ���������6oC�� �# Hexadecane������� ��������18oC�����������

������������21.3m2� ���������������������� ������ �����������1.23W/m2 K� ��������������

��� ���� ���� �������� ������ ����� ���������������� ����������$�����)����+����� �')�

���!'%� ���������������� #PCM� ��������������� ��������� �������� �������� ����� ��

��� ���� ��PCM���

�� ��2.38���� ��������������� ����� ��������� �����(Yamaha, 2001)���

Yamaha (2001)�� � ���������� ���������(ventilation loss)������� �����������

�� ��� ��� #PCM� � ���� ���� ��� ���� �20%�� � ���� ���� ��� ���������#�10kg� �� ��PCM����

������� �����10oC��

Page 62: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

46

�� ��2.39��� ��� ��� �� ����� � ������ ��(Yamaha, 2001)���

�Farid and Kanzawa (1989) ������������� ������������������������� ���������

��� ���� ���� �������������� ����� ����������������� �PCM� � �����������������

��������� ��������� ������ ����������� ������ ����������������� ��PCM���������������

������� ������ �������� ����� ��������PCM���� � �� ������� ��� � ���������� �� ��

� ��������������������������� � ������������������������������� �����������������

�� �������� ����� ���� ��&������� ���������� ������� ����� ���� ������ ���� ��� ����

������� ��������������������� ������� ���� �������� ������������� ���� ������ ������

� ������������������ ��� ������������

�Farid and Kanzawa (1989)� � ����� ��� ��� ����� � ��� ��� �� ��� ���� �����

��������������� ����������� ������ ��� ������ ������� ��� ��� � ����in-line� �� ��2.40���

���������������� ���� � ��������������� ���������������������������� ���� ���

������� ��� �PCM�� ������������������������������������� ��������������� ��� �����

����� ����������� ������� ������ �� � ������ �������� ��� ������#PCM���������� �

�������� ������� �������������� � � ���������� ����� �������������������������

�������

Page 63: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

47

�� ����������������������� �������������� ��������� ����������������� ������������

� ������� � ������� �������� ��� ������������������� ��� ���������������� �������

��������������� ������� ���� � �������������������� ��&������������ ����������� ��

������

�� ��2.40��� � ����� ���(Farid and Kanzawa, 1989)���

���������� � ������������� ��&������ ���� ���������� ������� ���������������

�������� � #PCM��������������������� ������� ������� �������������������������

�(2.45)�������t

T

r

T

rr

T

��

��

���

����

��

���

���

��11

2

2

���������� ������� ����

�(2.46)�������00 ����

ratr

T�

�(2.47)�����wairw rratTT

k

h

r

T���

���

����

)(�

�����#�interface��������

�(2.48)��������mls rratTT ���

�(2.49)�����m

ss

ll

mm rrat

r

Tk

r

Tk

dt

drh �

��

�����

Page 64: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

48

����mr�#�� ����interface���

������������ ��� ����� ���������� ��� �� �� ��� ����� ����

(explicit method of solution)��

��� ������������h � ��������������� �������� ����� �������� ������������ ����

�(2.50)��������nairair CkhD (Re)/ ��

��������Re� ���������� ����������� C �#�n�#��������� �����

��������� ������� ����� �������������#PCM����� ���������� ���������������

�(2.51)�������)/()(28.0/ 25.0 LRakk waxle ��

������(����������������� �����������������

����������������� ������������� ��� ������������ �������

Farid and Kanzawa (1989)������ ��� ��������� � � ���� ���� ������ �� ��� ������ �� ��

� ����� ���� � �� � �� �� ��� ���� ������ ������ ������ �� ���� � ���� ����� ������� �����

�����������#PCM���� ���� ����� ����������������������������������� ����� ������

��� �����PCM������ � �������� ���� � ��������

�� ��� ����Farid and Kanzawa (1989)���� ���� ���� �����PCM� �������� � �����

�� ��#n-octadecane����� ����� � ������������ �� �������# ",� -, �#60oC��� �� �� ��� ����

�� � �������� � ���� ��� ����� � ��#PCM�� � ������ ����� ����� � ��#�",� -, �#60oC�� �� �

����������� � ������������#PCM������������� ����� ���������(�50oC������ ��� ��� � ����

� ���� ��� �����0.3m� ��������� �15mm��� � �1mm������� � �������������������47mm�� ����

����������#�35.8 mm������������� ������ �������������� �������������� �����PCM�(�

25oC� ��� ��� �����(�75oC������� �������� ������������ �����

�� � ���2.41����� ����� ������ ��� � ��� �� �� � ������ �� ��� ����� ����� �����

�� � ���#PCM � �� ���� � ������ ���� � ������ �� �� � ����������� ������ �� �� �� ��

������ ��� ����� ���� ��� � ��� ��� �� ���� ��� ���� � ���PCM���� ���� ���� ���������� ���� ����

�#PCM����� ������������� � ������� � ���������',3� ���������������

��� ���2.41������� ��� ��������� ����������������PCM���� ����� ������ ������

������ ���������������� ���� ���������������� ���� ��� ���������������� ������� ����� ����

��� ���� ���������������� ����� � ���

�Farid and Kanzawa (1989) � ��� ���������� ������� ������

Page 65: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

49

'%��� �� � ���� ��� ����� �� ���� ������ ���� ����� ����� � �� ��� ���� � ����

�������� ���� ���� ����������������������

!%�������� ����� ���� ����� ������������PCM� ����������������������� ��� �����

�� ���� �� ��� ����������������#PCM ���� ���� ���� ��������������� ��� ����������

����������������

*%���� ������������#PCM��� ���� ����� � ��� ����������������� �������������� ��

� ���� ��� ���������

"%��� ������� � ��� �� �� ���#PCM��� � ��� ���� ��� �� ������� ������ � ����� �����

�� ���� ��� ���� ����� ���������� ����� ����PCM���������������� ����

�Farid and Kanzawa (1989)��� ���������������������#PCM������ ����� ���������

� ���� ��� ��������������������� ��� ����������������#PCM������ ���� � ���������

� �� � ���� ���� ������� � ��������� � ������������������������� ��������������� �����

��� �������� ��PCM� ���� ����

�� ��2.41������� �������PCM������������������������������������ � ������� � ���������

(Farid and Kanzawa, 1989)���

Page 66: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

50

Esen et al. (1997)����� ����������� ����� ����� ������� � � �� �����PCM �#HTF�

(heat transfer fluid)��� ��� ����� � �������������� ��������������������������������� �

� ��� �� ������ �� � ������ �������#PCM’s��� �� ������ ��� ����� ���� ��� ��� ��� � � �� � ��

���� � �� �������PCM� ���������� �� � �������� ���� ������������PCM������� �������������

���������� � ����� ��� �HTF������&� ��� ������ ������ �������� ������ ������ ���

����� ��������������� ��� ����������������������������� ���� ���� ���� ���

� � ��2.42� �� ����� ��� � ����� � ���� ���� �� ����� ����PCM� �� ������ ��� �� ���� ��

PCM��� ��������������������� � ���������HTF�(heat transfer fluid)���������� ��HTF��� ��

�������������������������� � ����� �PCM���������������� �������������� ����PCM� �

���� � ������ ��HTF���

�� ��2.42����������� ���� ����� �������������� (Esen et al., 1997)���

�� � ���� �� ��HTF� ���� �� ��� � ���� � &� ��PCM� ����� �� ��� ����� PCM�&� ��

��� �������� � ���HTF���

� ��� ������ ��� ���� �� ������ ���(�4.25m3� � ������ ���� ���(�13m2� �� ������� ��� �� $�

� ����%������������������ ��� �����(�3.2m� ��������������� �����18oC� �� �����������

����������������������0.55W/m2 K���� �HTF���� ��������

Page 67: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

51

�� �� �PCM ������ ������� �calcium chloride hexahydrate (CCHH)� paraffin��

sodium sulphate decahydrate (SSDH) �#paraffin wax (P-WAX)� �����2.4��

�����2.4��� ��� ����� �������������������� ����� � �(Esen et al., 1997)��

�Esen et al. (1997)���� ���� ��� ��� ������ �������

'% ����������� �����PCM �#HTF��� ��������#18oC��

!% � ����� ������� ������� ��� � �� �� ������� � �������

*% PCM�� ���� �� �� ���� � ���� ��

"% ��������#�����$ � ���� ��������%����������������������

-% � ����� �������������������� ���������

)% �� ��� ������PCM����������� �����

.% ������ ������������ ����� ���������������� ����� ����HTF������PCM��

���������� ��������� �������������enthalpy based method�� ����������#���� �����

����������� ����������� ����#HTF��Esen et al. (1997)���� ������� ������ ��� �����

����������������Gauss-Seidel���

��� ���2.43��� ��������������� ����� ������� � ��� �������#P-WAX ����

PCM���������������� ����PCM������������� ���������������� ������������ ���HTF�� ���

� ���� �������������4.25m3� ��������������� ���PCM� ����20mm� ����� ����� �HTF������

55oC� �� �� ��� ����� ���� �� ���� �� ��� ��� ������� ��� ���PCM�� ��� � ��� ����� �� �

������HTF�� ���� ������������ ���� ���� ����

Page 68: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

52

�� ��2.43�������� �������� ����� ������� � P-WAX��� ����������� �������������� ����

���� � �� ����������� �� ��HTF�(Esen et al., 1997)���

� ������ � �� Esen et al. (1997)� ��� ���� ����� �����PCM������ ��� �� � ��

������ �� ������� ������� ��� � ����������������������� ����� ������ �� ��� � �

����#PCM� ������ ������������ �� ������� ���� ������ � ������ ��������#PCM�� ��

����$�� ���� ������ ����%� �� ��� ��� ������������� ���� ������������������ ����� ����

� ������ ��������

��������Bansal and Buddhi (1991)��������� ���� ���� �� ������ ����������� ��

���� ������� ��� � ���� ��� ����� � ���� �� ��2.44� ������ � ���� ������ ���� � ��� �����

������������������������� � ������ � �������charging� ������ ��������� ���� � ����

��������������������� ����������������discharging� ������������������� ������� ����� ���

������ ����� ���� ���� ����� ����� �� ��� ������ ���� �� �interface�� ���� ����� ���

Bansal and Buddhi (1991)� � �� �����PCM��#�paraffin wax p-116$������� � �����

44oC�%���� #�stearic acid$�������� �����58.1oC��%�

����������� ��� ���������� ��� ���� �� ���

$a% ������������PCM�(�� ����

$b% � ������������ ���� � �� �� ������� � �������

$c% ������������������ ������������ ��������� ����

$d% ��� ������� ������ ��������� ��������

$e% �������#��������� � ����� ����� �����������

$f% �����discharging� �� �� �������������������� ���

Page 69: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

53

�� ��2.44���� ����� ������������� ��������(Bansal and Buddhi, 1991)���

�� ���2.45��� ��������������������� �������� ����� ���� �������#paraffin wax���

�� ��2.45����������� ��� ����� ���paraffin wax� ����� ��������������� ����� ���� �������

����� ��(Bansal and Buddhi, 1991)��

Page 70: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

54

������� �������� ��� ��������������������������� ������� ����� ���� ���������� ���������

����������������������� �������� ���� ���������� ���� ����� ������������� ������� ���

� ��� ���� � ������� �� ��� � ���PCM� ������discharging� ��� �� ������ ��� ����� � �����

������ �� ������� ������� ���� �� ��� ��� � ����� � �� ���� �� � ���� ��� ��� � ����

��� ��� ���������� �������� ������� ���� � ����������� ����� ���� �������������� ��

��� ���� ���� ������ ����������������� ��������

�Bansal and Buddhi (1991)������ � ����� ���� ���� � ��� ��� �� � ���� ��� �(���

�� ��� �� ������� ������ ���� ���� �� � �� ��� ������ ��� ����� �� ������ �� �� � ���

�� ������������������������

���������Lacroix (1993)������� ��������������� ���#�PCM��� ��������� ����������

���� � ������ ��� ����������������� �������#�HTF� ���������� ���� ����� ��������� �����

������ � ������������� ��� ��� ��� ������������ �� ���� ���� ���interface�� ����� �

�� �������������� ���� ����#enthalpy-based method������� �� �����������������

� ���������� ����������� ��������� �����#����������������� ������������ ������

������������������������������������� ����������������������

������� �����������%������ �������� ����� ����� ������� � � �HTF��#PCM��� ��

� ��� �� %�������� ����� ����������������� ������ �������� �� ������������������������

��������� ������� �� ��������

������ ���Lacroix (1993)�� ��&�������������� ������ �������� ���� ��� ��(shell-

and-tube storage unit)� �� ���PCM��� ��#shell$�������% #heat transfer fluid (HTF)��� �

� ���� $���� ��2.46� 2.47�%�

�#PCM�� � ����#shell� � � ��#HTF� � ����� � ����� � �� �� ��iR� ����� ���� ��� � ����

�� �����������������(dotted lines)�������� ��&���� ������� ������� ������� ����� �����eR��

��������� �� �������������������

'� �� ��� ������� ��� � �#PCM� �#HTF�� ������� � �� ��� � � ��� �� PCM����

�������� � ���

!� �#PCM�� �� �� ���� � ����

*� � ������ ��� ���� ���� ������axisymmetric��

"� ������ � ������������ �������

-� ����� ���� ������������� HTF� ������� �� ������ �����

Page 71: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

55

�� ��2.46���� ���������������������������� ��2.47����� ��� ������� ����

�(Lacroix, 1993)������staggered�(Lacroix, 1993)���

�� �PCM�Lacroix (1993)���� � ������n-octadecane���� ���������������� �� ��2.48��

� ����2.48����� ��������������������(Lacroix, 1993)���

�������� �� � ���� ���� �� �� ������� �� ������ � ���$� ������ �� �0.0127m� ��� ���� �� �

0.0158m� ��� 1.0m�%��� ����� ��� �� ����� ��$��������� �0.0258m� ��� 1.0m�%� ���

Page 72: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

56

�#Plexiglas� �� �� ������ ������ ������� ���� ������� � ����� ���� �������#n-octadecane� ��������

��� ��� ��� �thermocouples��� �� � ����������thermocouples�� ������������� �������� �� ��

������������$HTF�%��� ����� �������������$5-20K����������� ����������#�PCM�����

300.7K� % ����� ���� ������ ��� � ���� � ���� ���� �#0.03� ���0.07kg/s� ����� ����� �� �����

PCM� �����9.5oC� ������ ��� ����� ��� �� ����� ��� ��� �� � ������� ����� �� ������� �� ��

�����axisymmetric�������� ������������ �����������������������

��������� ���������� ���������������� �������� ������� �������������� �����

�(2.52)��������25.0099.0/ Rakk le ��

���������Ra�������� ���������� ���� ��������� �����

��� ���2.49���� � �������� �������PCM� ���� � ��� ���� ����� ������� ��� ���

T1�� ����������z = 0.51m, r = 0.02m �#T2�� ����������z = 0.95m, r = 0.001m���

�� ��2.49����� ��������� � ������������ ��� �� ������ ��� �� � ������ ��20K���

(Lacroix, 1993)���

�Lacroix (1993)�� ��� ���� � ��������PCM�� ������������� ������� �������� ��

���������� ���� ������������� ����� ���HTF�������� � ����� ������� ��������������������

Page 73: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

57

�Turnpenny et al. (1999)�� ���������������� � ��� ���������� �����(LHS)��� ���

�������� ���� ���� � ���PCM� �� ��2.50� ������������ �������������������������������

��� ������ ������ � ���� ��� �� ����� �� #� ��� ��� ��� ��� ���heat pipes����� ���� �� �$�����

�� ��%�� �������������������

�� ��2.50�� �� ����� � ��������������������#PCM�(Turnpenny et al., 1999)���

� ����� �������� ����� ���� ��#PCM�� � � ������ ��������� �����������������

������ ������ ��� �� �� � ���� ��� �� #�� ���#heat pipes�� ������ � �� �#PCM������ �����

��������� ���#heat pipes���������������� �������������� �������� ������ ������ ��

PCM�� ��& �������

� ����������������� �� ��� �� ����������#����� � ��� �������� � �PCM� � ���

������������������������ ���������� �������������� ���������� ���#�PCM��������

�������� �����������mT���� ��� �PCM������������ ����������������� ������������ ���

��� ����� ������ ������ ���� ��� � ���������������������������� � ����������� ������������

�������� �����������������������

���������� ���� �� �� �� ��2.51��

� � �PCM� ����� � ����Na2SO4·10H2O� �� � ���borax nucleating agent�� ������ ���

� ����21oC� ���� � ����� � ���� ������� (reversible)� � �� ��mll pa 5.0��$�� � ���� ��� ��

�� ����� ����#�PCM������� �� ��� �� %���������� ����� ������� ��������������� ����

��� � �� ����#�!/� �� ���� ������ � ������ ������ ��� ������ � ��� � �� ��� ���HTF������ ���� �

� ����� � ���� ������� ����19mm���

Page 74: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

58

�� ��2.51����� ��������������������(Turnpenny et al., 1999)���

�� ��� ����� ��� ���1.5m×0.15m×0.60m� ������ ��� �� ���� �� ��� �� ��� ����

0.035W/m K����������� ��250W�� ����� ���� �2880rpm������� �� ����������������

������� ��PCM��� ���������thermistors��� ���������� �����10T� 25T �#40T���������',�

!- �#40mm������ �� ��� ������ �� ���thermocouples������ �� �� � � ����� � ����� ��� ��� ���

��� ������� ��sT�������� ���� � ������ ����HTF������upT��� �dT� ����� � ������

�� ����� � ����HTF� �����0.063� 0.09 �#0.18m3/s� ��� ������� ����� ����� � ����

���������#PCM�� �������24.5-27oC������ ������� ����� �23oC����� �������� ��� ����

������ ������� ���� ����HTF�"- �#13oC�������������� ������� ��������5-8 ������

��� ���2.52���� ������� ��� � ����������� ������ � ��� �������0 ������

� � ��������������� �HTF� upT� ���� � ����� �sT� #PCM������������� ���� ������

������������ ����� � ������ �������������30min���������������������� �����

� ��40T����������������#PCM���������������',,������-,,$�������� ����� ���%����������

���� �� ����������������� �����600 ������ ���� �#PCM�������� �� � ����������������

�� ������ �� �40T� ������25T�� �� �10T����� ������#PCM������������10mm����������

���� ���������������� ����1000 ���� ����10T���������������������(plateau)�����������

� �� ����� ������� ���� �85W �#100W�������

Page 75: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

59

�� ��2.52���� � �����#PCM������������������ � �0������������ �����HTF�

0.09m3/s�(Turnpenny et al., 1999)���

�Turnpenny et al. (1999)���� ������ �������� ������ ����� �� �����#PCM� � ��������

� ������������������� �������� ���������������� #heat pipes �#heat pipes ��#PCM��

���� ������ ����������#heat pipes����� ��#��

�(2.53)��������)( saairairAB TThAq ���

����airA�(�� ��& ����� ����� � ������������ airT�(�� ��� ������� saT�(������� ������

� ����� � ���� h�(� ���������������

��� ����� � ��������� ����������#PCM����� ����

�(2.54)�������)()/ln( 121

mspp

BC TTrrr

kAq ���

��

� ���pA�(�� � ����� � ���� ���� ���� ����#PCM� spT�#� ����� � ���� ��� �� ������� mT�(�

��������� ����� �����PCM� k�(�������� ��� ��PCM� 1r�(� ����� � �������� ����� 2r�(��

Page 76: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

60

�� ���PCM�� ����0������ �������t�������������BCAB qq ��������� �sspsa TTT �������

������

�(2.55)�������)( 21

22 rrl

t

hq p

mBC �

�� ,�

����mh���(������������� ���� �����

��� ����� ����2r�Turnpenny et al. (1999)������������� ��������� �����������h�����

����� ������ �� ������u����� �� �������

�(2.56)�������4.72.480.8 2 ���� uuh�

��� ��� ��PCM������Glauber’s Salt��������� � �� � � �2.5��

���� ����� � ���������������#PCM� ���5oC� �������� ����������#40W����������� ���

���19 ������������� ��������������� �� ������������������������������������� ����

���� ������� ����� � ������ ��#PCM�� ���������������������� ��������������� ��

������ ���������7-10 �����

�����2.5������� � �#PCM�� ������������������������� � �(Turnpenny et al., 1999)���

Page 77: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

61

�"&"&�� ��������������

�Glaich and Finkelshtein (2003)��� ��� ��� �������� ��� � ���� �� �� ������� �� ��

�������������������������� �������� ���� ����������� ������� ����� � ��� � �� �����

���� ��������������� ����� ���������������� ��� ������ ���������� �����

����� ���� �� ������ ���� ��� ��� ����������������� ����� ���� ������������������

���������������� �� ��RT-27�����������“Rubitherm”� ��������������� ������� �� ����

��� ����� ������ ��� �������������������$�� ��!�-*��%�

�� ��!�-*����������������(Glaich and Finkelshtein, 2003)���

�� ������ �� ��� ������ ����$� �� ��� ������ �� ����� �� ��20mm ����� �� ����� �����

�� ������� � ���� ������ � �� ��%� ������� �� ���� �� �� ��� �� � ����$500W������%�

������������ ������ ���������������������� � ��� ��������������

������������� ����� ������������ � �� � ���� � ����������� ������������ �����

������� ���� �������� ��� ����� ���������������� ����� ���� �� ���������& ����������� ���

�� ������������ ���������� ���!�-"�������������������� ��������������� ����������

Page 78: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

62

�������������������� ����� �������������� �������� ������������������ ���������� ��

�� ����������������

�� ��!�-"������������������ � �(Glaich and Finkelshtein, 2003)���

� ��� � �� ���� ����� ��� � ���� ��� ���RT-27����� ����� � ��� & ��� � ������ ��

����� � ��� � ��� �� ���� �RT-27�� ������� �� ���� �� ������� ����� ���� � �� ��� �� �� ��

���������#RT-27���� ���� �� ��� ����� � !�--����� �������������������������� ����

�����������������������

��������

�� ��!�--����������� � �RT-27�(Glaich and Finkelshtein, 2003)��

Page 79: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

63

�� � �� ���Glaich and Finkelshtein (2003)����������������� �� ����� ��������� ���

���������� ��#PCM��� ��������� �� � �������� ��� ����� �������������� ��������

��� �� � ���������� ����������� ����

�� ��� ���� � �Glaich and Finkelshtein, (2003)������� ����� ������ ��� ������� �����

�� ���� ����� ������ ��� ������� ��� �� ���� ����� ������ ��� ���� ���� �� ��� ���� �� ����

��������������������� ������� ������������������ ������������!������ ���� �������

���� ���������� ����������������������� ��������������������� ���� ������� ���� �� �� ����

���������� �������������������������� ��������� ����� ���������������

�Boch and Dahary (2003)������������������������������� ������ ������ ��� �����

��� ������������ ��� ������� ������ ��PCM�� ����� ���� ��� ������RT 20� ���� ����������

Rubithrm������� ������ ���� ������� ��172 kJ/kg� ������������ ����� ���� ����� ������

����������� ���������� � 21oC���

����� �� ��� � ��� ������ � � �������� ������ � ��� ���� ��� ���� ��� ��� ��� � ���� ������ ��

$� �� 1m� � �� ���� �� �20mm� � ����� ��� �� �1mm� %� �� ��� ���� ��in-line������ � ���� ���

������� �������� � ��� � ����� � �� ������� ����� ���� �� ��� ������ ������� � � �� �� �

������������ �� ����������� � ��������� ���� ������ ������������ �������������� ���� �������

�� ���� ��� ������������� �������� ������ ������������ ���� ��� ����������������

��� ���� ��������� ���� ����� ��������������������������� �� ���������� ��� ������� ���

&� ����

�� ��� ���� ��� ������� � ������ � ������ � � � �� � ���� ������� � ����� ��� �� �� ��� �

������������� ��������� ��������� ��������#20oC � ������ ���� ��� ��������������

��� ����� ������ ��� �� � ����� ������� ���� �� ��� � ���� �� ����� ������ � ������� ���

�� ������� ������ ���

���������� ������������ ������� ������ ������������������� ������ ���� �����������

������� ������ ������� ���� ������� ����� ����� ��� ��� ����� � ����� &� ��� ��� ���� ����� ��� ����

���������� ��� ����������������������������� ���� ������� �������#30m3�� ������������

���� ������������ ���������������� �� ������� ���� ����� �� ����� ���� �� �#35oC� �� �� ���

��������� �������������� ������ � ������� ���� ��������� ��� ����� �� ��� � ������ �������

����������� ��������� ����� �����2kW �#1kW� ����������������������� ���������� ��������

��������������������������������� ���!�-)� ��������������������� ���������

Page 80: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

64

������� �� ���� ����� � ���� ��� �������� ���� ��� �� ���� ��� � ���� � ������ ���

��� ����� �����������������

�� ��!�-)�������������������� ��(Boch and Dahary, 2003)���

���������� �������������������������� ���������� ����1kW������ ������������������

�� ��� ������ �����#10oC� ��� �����',���� ����������� ��� ���� ����� �� ������� ��� ������ �����

$�� ��!�-.��%�

�� ��!�-.����� ��������������� �����1kW��������(Boch and Dahary, 2003)��

Page 81: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

65

��� �������� ����� ������������������������ ������������������������#�30m3���� ������

����� ������������ ������������ ������32oC��� ����� ���� ��������� ����������

�� ��!�-/������ �������� ������������(Boch and Dahary, 2003)���

� � �$�� ��!�-/�%���� �������� ��������������������� ������#5oC��������������� �

�������������������� ��������������#2oC���������� ��������� � �������������������� ��

��� ����� �� ����������������� ��������������������29oC �� �� �� ��� �� ������ ����������

� ������������ ��������������

����� �� ������ � �Boch and Dahary (2003)���������� ������������� ���8-10oC�

� � ���������������������� � �������������� ��������� ��������� �� ���

��

Page 82: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

66

��������������

��� � ����� ������� ��� ������ ������ � � ���� ��� ��� � � ��� ���� � ����� �� ��� ��

��� ������������������ ���������������� ���������� ���� ��� ������ ����� �������� �

���� �� ��� ���� � ���� � ��� ���� �� ��� � � ��� ���� ��� �� � �� �� ��� �� ��� � ���� ��� ����� ���

�������� �� ������ �� ��� � ������ � ��� �� � ��

%"#" ������������

���� �� �� ��� ��� �������� � ��� �� ��� ��� &����� ������� �� �� ����� �� ��� ���� �� �

����� ������ � !" ������

%"#"# �����������

�� �� ��� � ��� ���� ����� ��� ��� �� ��� � ���� � �� ����� �����54cm×44cm×39cm� ������

������ ������� ������� �����0.85m2� 0.25m2 �#0.25m2������

���� ��� � �� ��� ���� ������ �������� �������� ���� ��� �����A� ��� ���������������

���������� ������Goldenberg et al. (2002)� �� ��*�'���

�� ��*�'�������������� ������ �� ����� ����������$�����A��#Goldenberg et al. (2002)��%

$�� ������ �������!�*'�%�

9cm

Page 83: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

67

������� ���� ��� � ���������������������� ��� ���������� �� ��� � ���� �� ����� ���� ���/!�

�� ���� ��� �� ��� ����� ����������������������5.5mm×4mm� ��� 267mm����� ���

��������410cm3����PCM��� ���� �����������0.42m2���

��� ������� ������� ���� �� �� ��� ���� �� �������������

������B� ������� ��A� !���� ���� ��� ��������������� ���������������� � ����� � �����

��������� ����������� ������ �� ��� �#B�� ������������A� ����� ��������� ������ ���

��� ����������$PCM�%� �������������� ������ � ���� ������,�/- �#�,�*��������

�� �����C� � ������ ����� � ��� ��� B� �� �� ����� ���� ���� ��� ��� ������ �� � ������ ��

��������������#20mm������� �� ��*�!��

�� ��*�!���� ����������������������� ������ �� ���$�����C�%�

�� �����D� � ������ � ��� ��� � ���� ��� �� ��� � ��� �� B������� ����� ������� �� ���

20mm������ �� ��*�*��� ������ � ���� ������,�/- �#�,�*�������

������E� ��������� �D� ���������� �������� ��������#�05.0�1���

������������� ��#PCM����� ������

���� ��� ������������ ����������� ������������ �������������������� ��� ���� �� �

�� ������#PCM� �� �������� ����� ��� ���� ����� � ������ �� �$ ����� ����� � ����%

� ��������������������� ������������������ ������������ ��������

��� �PCM��������� �������(paraffin wax)� ����� ���� recyclable� �����������������

��� ��������� ����������� ����� �� ���� � ����� ���������� � �#PCM ��� ���� �����*�'��

9cm

Page 84: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

68

�� ��*�*���� ��������������������� ������ �� ���$�����D�%�

�����*�'������������ ��� � ����

������ ����

�� �� kg/m3�

����������

J/kg�

���� ��� ��

W/m K�

�� ���� �����

kJ/kg K�

����� ������

oC�

800�206�0.15�2.5�22-24�

��� ����������������������� ����

'� ����� ������� ��� � �#PCM� ���� ��������� �� ������� � ������

!� �#PCM�� �� �� ���� � ���� �� ����

*� ������������� ����PCM�������

"� � ������������ ��������� ������������ ������

-� ���������������#PCM��� ������������

��� � �� ����� ����� ��� ����� �� ��� � ���� ����� ��� ����� ��� ����� ������ ��� ��

U=1.8W/m2 K�� ��������������������� ������������������������������ 0.85� � ������ ��

�� ��������������������$� ����% #0.3���������� ���� ��� ����� ���#PCM���������� ����B-E�

������ � �������

Page 85: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

69

%"#"� �������� �������������

����� ����� ���� ����� ������ �� ���4m×4m×2.5m� � ����� ��� � �� ����� ����� ������

� ��� ���� 40m2� 16m2 �#16m2������ ����������� ������ ����� ����� ���� ����� ������ ����

��������� � �� ��� ���� �#PCM����� �� ������

�� ����F� �� �� ����� �������� ��� ��� ����� 2cm��� � 50cm��� ������ �����������

��������� �� 20cm�������$�� ��*�"��%���� ������������� ��� ����� #PCM� ���� � ���

������ � ����� �������� � ���� ������#�,�/- �#�,�*��������

�� ��*�"���������� ����� �� ���F��

������G��������� ���� ����� ������ ��� F� ����������������� �������� ����

���������20cm$��� ��*�-��%�� �������� � ���� ������#�,�/- �#�,�*�������

�� ��*�-���������� ����� �� ���G��

Page 86: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

70

������H� �� � ������� ��� ��� ����� 1m×2m� �� ���2cm��������� ����$�� ��*�)��%

�� �������� � ���� ������#�,.85 �#�,�*�������

�� ��*�)���������� ����� �� ���H��

������I��������� ���� ����� ������ ��� H� ��������������� ���� �������20cm�

$�� ��*�.��%�� �������� � ���� ������#�,�/- �#�,�*������

�� ��*�.���������� ����� �� ���I��

������J������������ G���� �������� � ���� ������#�,�/- �#�'�,�������

������K����������� �I���� �������� � ���� ������#�,�/- �#�'�,�������

�� ����L� �� �� ��� �� ��� ��� �� ��� �� � ��� �� 1cm� �� � �1m���������� ������ �� ���

������������ 20cm$��� ��*�/��%�������� �������� � ���� #�,�/- �#�'�,�������

Page 87: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

71

�� ��*�/���������� ����� �� ���L��

������������#PCM��������� ����128kg���

������� ��� ��� ���� ��� ��� �������� ��� ��� ����� ���� �� ��� ����� ��������� �� ��

������� � ��������� ����������������U=1.2W/m2 K���

%"#"% �������������������

������ �������� ������ �� ������������������ ����������� ������ ������ ����

��������!"� ��� �� ��� ���������� ��� �������������������� ������������ �� ���������

����������� �� ���������������� ������� ���������� ��� ���������� ������ ������

��������� ����#�� ����������������������� ������������������

������ ���������������� ����������4m×4m×2.5m��� ���� ��� ��� ����� � �����

���� ��1.0m� � ��� �1cm� �������������� �� ���������� ����� ����� ���� �20cm� �� ������

������ �� � �'�,� ��� ������ �������#PCM������������!" � ��� ���� ���������)�,,�

�� ������������������������1m×1m������������������ �� ��� ���$�����)������� ��� ���

',������%� ��������������� ���$�����',������� ������)�� ����%������ ��������$�� ��*�+��%�

�� ��� ��������� �� ��������� ����������,�/-� ������� ���������������� �������

� ��� ���������� ����'�,� �� ��� �������� ������85.0�1� �� ������� ������PCM����

0.1�1��

���� ���������������������� �� ������������#�������������� ��� ������� �����#

�������

Page 88: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

72

�� ��*�+�� �������� ���� ������ �� ���#�������

%"� ����������!��

���� ���� ���� ����� ������ �� ������� ����� ������&�������������� �� ������� �

����� ������ � ������� ��!" �����

���� ��������#PCM����������� ���$����������%�

�(3.1)��������Tc

k

t

T

p

2����

��

����pc������� ����� �������������� ���

����������� ����� �� ������ ����

(3.2)��������)( vt

��

������

����������� ����� ������ ����

�(3.3)������ � gpvvvt

� �� ������������

)(�

���������������

�(3.4)������� � � � � � ��

���

� ������� TvvIv3

2 �

#I�#���������������

����������� ����� ������� ��� ������� � ����� ����� ��������� ����

�(3.5) ����� �vT

pTTkTv

t

Tc

vv ���

���

���

�����

���

� ����� 2��

Page 89: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

73

������������������� ����#Segregated Solution Method������������ �� ����� ��

������� ������ ������������������ ������ ���� ��������������������������*�',��

����������� ���������������������������������������������� ��� � ��������� �� ����

��������� � ��� ��������2���������t��� ����������������������������������

�(3.6)������tt

nnn

���

��� ��

2

43 11 2222�

���� ���������� �������� �� ����(fully implicit scheme)�

�� ��*�',������������ �������Segregated��

�� ������� ��� ����# Standard Wall Functions�� �� ������������������������������������

Launder and Spalding (1974)�������������� ��� ��� ������� ���� ����� ���� ���� �����&� ��

���� �������� ��� �������������������� ���(Full Buoyancy Effects)��

%"�"# �����������

�� ����� ����� ����� ��� ��� ����$���������� %�� � �� �� ������ ���� � ��� �� ��� ���� ���

��#����� ������� ���� #PCM������ ���� �� ������ �� �������� �������� ����� ��

����� ������ �������� ���� ��� ��������� ���FLUENT 5.5����� ����������� ���#�

Page 90: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

74

segregate solution algorithm� ������� �������������� ��������������������� �������� ��

������� ���� ����� �������������������� ���������������� �������� ��DTRM���

�������� ����� � ��� ����� ��� ���� � ��� ��� �� �� ����� ��� ��� ����� ��� ���� �� �

�� � �� ���� � ����#350,000� �������(41×49×174)� ������ ����� �� ���� � ��� ��� ��� �� ��

��� � ��������#PCM���� �� ���������� ������ ���� ����50,000� ������ ���������������

��� ��������������� � ��� ������� ��������� �#� ���� ����� �������������� � ��� ���� �

��������� ���� ��� ������#������������#PCM ���������� ���� �������� ����

������������ ������PCM ���� � �� ���� �� ���� ��� ������� �� ���� ����� ���� �� ��

�� ������ �� ����EHC�(effective heat capacity)� ��� �� �#PCM�� �� � �� ���� � ����

�� ��� � ������ ���� ���� ��� ��� ����������� ������������������� ������ ����� ����

������ ������������������������������� �� ��� �������������������������� ���� ��� ����

� �� �� ������������ ����� ������ ������ ������� ���������� ���� ������������� ����

��� ������(2.18)� ������ ���� �������� ����� �� ��*�''� �� ��������� ���������� ��

����� �������� ����� ���� �������� ����� ��� ������ ���� �����������PCM���

������������� ������������������������������� �������� ����� ���� �� ��������

������ ����� ������ ���� ���� �� ���� � ������ ������ � ������� � ���50oC� 40oC �#30oC�

����������������������� ���� ��������� ����� ��� ��� ������ ������������� �����

��PCM������20oC��

0

50000

100000

150000

200000

250000

293 294 295 296 297 298 299 300

Temperature, K

Spe

cific

hea

t, J/

kg K

2500

206000

2500

�� ��*�''�������� ������������ ���� ������� � ����

Page 91: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

75

%"�"� �������� �������������

��� ����� ��� ��� �� �� ���#��� �� � ��� ������� �� �� ���� �� �� ���� �� ��� �����

������ ��������������������� � ����� �� ������������������������ ��� ���� ���� ��������� ���

����� �� �k-����������(standard k-epsilon model)���� ����������� ���� ��#���������������

� ��� ��� �� �transport� ���� �� �� ������ ������ � ���k��������������������� ���� �

(dissipation rate)�1 �Launder and Spalding (1972)��� �������� ��transport�� ���k�� ��

�� ����� ����� � �������� ��� �� transport�� ���1���������������������� ������ �������

�#�standard k-epsilon model��������� �� �� ����������������� ��transport�� ���k �#

1���� �����

�(3.7) ����13

� ���$%

&'(

)

��

���

����

��

��

� bkik

t

i

GGx

k

xDt

Dk�

�(3.8)��k

CGCGk

CxxDt

Dbk

i

t

i

2

231 )(1

�11

3

1

� 1111

���$%

&'(

)

��

���

����

��

��

��

����kG�#�� ����(production)�� ��� ����� ��������������� �� ������������������ bG�#�

�� ������������������ ���������������������� ���� ��44.11 �1C 92.12 �1C 09.03 �1C�

0.1�k3 3.1�13�(�� ���� �� �� ������ � ��� �� � ���� ��� �� ����� ��� ����� �Launder and

Spalding (1972)��

���� ������������ ������������'-, ,,,���������

������������� �����#PCM������22oC��

������� ���� �� ������������� �������������� �������������� �������������� ������

%"�"% �������������������

���� �������#�!"�� ���#�'-, ,,,����� ���������������� ���� ��� ����� ���#���� �����

* ,,,�� ���� ��������#�!" ������

�� �������������������������� � ���������0�q��

�� �� �� � ������ ����� ����� ����22oC� �� � �����#�PCM� ��� ������ �����

����� ��#��������

������������� ����� ������ �������� ���������� �����*�!��

Page 92: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

76

�����*�!�������������������� �����������

����)�a.m.

7 �

8�9�10�11�12�1 p.m.�

2�3�4�5�6�8�9�10�12�2 a.m.�

4�

�� ����� �oC�

'+�!,�!-�!.�*!�"-�-,�-,�-,�"-�",�*-�*,�!-�!*�!'�!,�'+�'+�

%"% �������!��

����� ��� � ��� � ��� � ���� ����� ��� ������� ������ � � �� �� ��� &����� ���� �

� �������� ���������� ����������� �#����� ������ � � ������ ��������!" ������� ���#

������ ����� ��� �� �������� ����� �� $� �� ��� � ��� � ��� � �� �� %� ����� ����� ��� ����������

��� � ��� � ���� � � ������ ��� � �� � ��� �� ��� �� ������ �� � �� ��� ���� � �

���� �� ����������

%"%"# �����������

������*�*������� �������(A-E)����� ����� ���� �� ����������������� ��� ����������

� ����� ����� ������� �85.0�1� ��� ���� ������#PCM� �����3.0�1� ��� ������� ����

�����U=1.8W/m2 K���

�����*�*���������� ��� ������ ������������������� �����

������ ����� ������ ����� ������������

A��� ��!�*'�,�/-�

B�!��������������������� � ���,�/-�

C�!������������ � ��� �� ��#B�

�����������

,�/-�

D����������� ������� �� �

�����

,�/-�

E��� ��#D�,�,-�

��� ���*�'! ����������� ��� ������� ��� ��� � � �� ����� � ������ ������ ����

���� ������� �� PCM��#!�� ��������������� ����Goldenberg et al, (2002)�������� ��������

Page 93: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

77

�#PCM�� ��������� ������ ������ ���� �(thermocouples)� �� ��� �� � ��� ������ ���� ��� ��� ��

� ��� �����11cm �#18cm ��� �� ����� ����� ���� ���� �� ���� ����� �� � �����#PCM�������

���� ��� ���� ����� � � ��� ������ �� ���� ������� �� ���� �� �� � ������ �� ������ �����

������ ��� ������� ������ � ������������ ���� ���������������������(thermocouples)� ���

��������������������������� ��� ��������� ����� ��� ������� ��� ������������������� ���

�������

�� ��*�'!��������� �� ������ ��� �� � ������ ��A��

��� ��*�'*������ ����������� ��� ��������� ������&����),���� ����� ���

�������� ���������A���

Page 94: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

78

�� ��*�'*�������� ����������� ��� ������������ ��), ��� �

�� ���������� ������ ���(Goldenberg et al., 2002)��

��� ���*�'"��������� �������������� �� ������ �� � �������� ���� �������B-E���

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

0 50 100 150 200 250 300 350

t, min

T, C

B����

C����

D����

E����

�� ��*�'"��� ���������������� ����������� ����� ������������ � �� ������B-E���

Page 95: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

79

�� ���� �� ��� � �*�'"��� ����� ����������������� �������30oC�������������C� D�

E� ��'*,� ',, �#�70min�������������B������ ������ �������30oC���������� ��������

��� ������31oC��������B� C� D� E� ��',,� '/,� '), �#�150min��������

��� ��*.15�������� ������ ��� ������������ ��� ��� ������ ������&����

��������� ���A-E�����'!,� ������������� ����� ������

������C���������B���������A�

�� ��

�������E����������D�

�� ��*�'-��� ����������� ���������� ������������������ ������ ��A-E� t = 120min��

���������� ���� �����������

��� ��������������

�������� ������ �������� �� �

���

Page 96: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

80

� � ���� �� ��� � �*�'-� ���� ����� �� ���� �� ������� �� ��'!,������ ����� ���

�������� ����C��� ���� ��(29.9oC)� ������� �� A��� ���� ��(31.5oC)���������� ��B� D� E�

������ ������31.2oC� 30.1oC �#�30.5oC��������������A �#�B������������������������ ��

��������������D �#�E�������� ����������� ��������� ����� �����A� B �#�C����������

���������� ��������������

��� ���*�')��������� ����������� ������������ �������A-E�����'!,� ���

��� ����� �����������

������C���������B���������A�

��������E����������D�

�� ��*�')��� ����������� ���������� ���������������� ������ ���A-E� t = 120min��

Page 97: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

81

�� ���� �� ��� � �*�')����������� ��A� B� C������ ���������������� �� �������� �

������������� �� ������������������� � ����������������D �#�E�� ��� � ������������

����������� ���� ������� ����������

%"%"� �������� �������������

� �����*�"� ������ ��� ����(F-L)�� ���� �� �� � ��� ����� �� ��� ���� �� �� �������#

������ ��������� � �����4m×4m×2.5m� ������ � ����� ������85.0�1� ��� �����������

�����U=1.2W/m2 K�������� ������ ��������� � ����50oC� 40oC �#�30oC��������

�����*�"���������� ��� ������ ������������������� ���#������ ����������

��������� �� ����� ����� ���������� �������

F�

��� ����� �� 2cm��� � 50cm�

��� �� ���������� ������� ��

������20cm�������

,�*�

G�

�� ����� ��#F� � �������� ����

���������������20cm�

,�*�

H�

� � ������� ���� �����

1m×2m��� ���2cm���� ����

�����

,�*�

I���� � ��� #H� ����� ����

������������20cm�

,�*�

J��� ��#G�'�,�

K��� ��#I�'�,�

L�

��� ����� ��1cm��� � �1m�

�����������20cm� ������

������ ����������

'�,�

��� ���*�'.������������� �� ������ �� � ����������� ��� �������F-L���

�� ���� �� ��� � �*�'.����������� L��� ��� ������ ������������$��� ��#�27oC� %������

",, ���� �� ����F�� ����� ���#�33oC� ����� ��� � � ����33.8oC� �����35oC������.,, �����

�����G��� ���������� ������������31.6oC������),, ����������H��� �������������������

Page 98: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

82

������� ��G$� ��� �������33oC������31.6oC�%������������ ������ .,, ����������I����

�#�31oC���������.,, ����������J��������� ����� ������������I� �������� ��������������

�����--, ����������K������ �������29.3oC������30oC������),, ������

�� ��*�'.���������� � �� ���������������������� ����� ������F-L��

�� � ��*�'/� ������� ����� �� �� � ������ ��� ������ � &����F-L� ����*,,� ���

� ����� ����� ��� ����� �� � ���� �� ��� � �*�'/� ������� �� ��L��� ������ ��� ��� ���

��� �� ���� �� ���� �� ������� ��� � ��� ����� ����� �(26.9oC)� ������� � �����F���� ��� ���

�������� ������ �� ������������������� ������ ������33.9oC� �� �����H������ ���������

���� �� �� ��� ��� ��� �� � ��� � ��� � �� ��� ����� �� �� �� ����� ��� ��� �� � ���� ������

������������ ���32.3oC� ����������� �����������G� I� J �#�K�������� ������ ���� �����

���������������������� ������31.6oC� 30,8oC� 30.6oC �#�29.7oC��������

�������

�������

�������

�������

�������

������

Page 99: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

83

������I��������H���������G�������F

������L���������K��������J�

�� ��*�'/���� ���������� �������� ������������� ������ ���F-L� t = 300min��

%"%"% �������������������

��� ��� ����� ������������ ����� �� �1cm��� � �1m������������20cm� ������

������ ���������$������������ ��L��%� ����� ���� �����)������� ��� ���',������ ���������

� ������� � �� �����',������� ������)�� ���� � ����������������������� ���4m×4m×2.5m��

� �����������������1m2���

� ���� ��� ������ ����� ��� ����� � ����� ��� �0�q� ����� ����� ��� �� ������� ��

� ������ ��� �� ����*�!� �� ��� ����� ��� ������85.0�1� �� � ��� ���� ��� ������0.1�1��

������� �����������U=1.2W/m2 K���

����� �����*�'+������� ������ ��� ������������������ ��� ������ ������� ������

����� �������� ���� ����� �������� ��� �������� ����� ��� ������������ ������������

������������� �����������

��� �������������� ��������� �

���

�������������� ����������

��� �������������

Page 100: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

84

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Time, h

T [C

], q

[W]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Mel

ting

frac

tion

��������������������

������������������������

�����������������������

PCM�����������������

6a.m. 12a.m. 12p.m.8a.m. 10a.m. 2p.m. 4p.m. 6p.m. 8p.m. 10p.m. 2a.m. 4a.m. 6a.m.

�� ��*�'+�� ���� ������������ ���������#������

��� ���*�!,�� ����� ��� ������������� ���������� ������ ��� �������� ��������

������� ���� ��� ������� ��$�� ��*�!,�%������� ������21.5oC������25oC� �������

������� �� � �� ������� ��� ������� ��� � ����������$�� ��*�'+� %�� ��������� #PCM������

$�����*,3��%����������� ������5p.m.�������� ���� ������������� ������10p.m.������

������������

��� ��*�!'������ ��� ������������� ������������������ ����������������

!"������ ���)�� �����

21

22

23

24

25

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Time, h

T ,C

6a.m. 12a.m. 12p.m.8a.m. 10a.m. 2p.m. 4p.m. 6p.m. 8p.m. 10p.m. 2a.m. 4a.m. 6a.m.

�� ��*�!,��������������� ������ ������������� � �!" �����

Page 101: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

85

�� �� �

��� ���

�� ��*�!'���������� ��������� � �������������� ��!" �����

������

�����������

�������

�����������

�������

�����������

������

�����������

������

�����������

������

�����������

������

�����������

�������

�����������

�������

�����������

������

�����������

������

�����������

������

�����������

Page 102: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

86

%"����!���������

� �������� ���� ����������� ������ ����� ������ � ���������� ������&��������� �

�������������� ��#������ ������ ���������� �� �� ����# ��������� ����� � ������#������

�����!"�� �������� ������� ���������

�%"�"# �����������

����� ������ ���� ���� ��� ������ � *�'!�(�*�')����������� �������������� ��

*�*� ������������ ����A�� ������ ���*�'!� �� ��� � � �� ����� � � ����� ���� ������

���� ������� �� �� ����������� ��� ������� ��PCM�� ������ ������� �������������

������������������ ������ �40oC� ������� ��� ����� ���� ��������� ��� ��� �����

�����������#�-�� ���#29-30oC������������� ������� �150��������������� ������� ����

�#PCM� ������ � �� �� �� � �� ����� ���� � �� � �����PCM ��� �� ��� ������ ����� � ���� �� �

��� ���� ����� � ����� ������ �������������� ���������� �� � � ���� �������������� ����

���������� �� ������������*�'!���#PCM������ ��� ����������� � �#40oC���

��� ��*�'*����������� ��� ��������� ������&����� ����� ),���� ����� ���

� ����� ����� � ��� ����� ���� ������������� ��� �� ����� � ����� �� �� ����� �� ������� ����

�#10oC���������������� ���� ����� ��� � � �� ����� � ������� ������������$�����A%�

����� ���� �� ���� ���������&������ �������������B-E$������*�*��%�

��� ���*�'"��������� ��������� �� ������ �� � ����������� ��� �������B-E��

������ ���������������300-350 �����&��������� ������C$�!������������ � ��� �� ��#B�

����������� ��������� ������,�/-�% ��� ��� � �&�� ��� ��� ���������������� ��������

� ��������������� ������� ����������� ����������#40oC����29oC������ ������� �#

30oC��#�'*, ���� �� �������� � D$��������������� ���� ��� �� �� ��������� ������

,�/-� %������� � ���� �C� ������B$�!��������� � ����������� ������� ��������� ������

,�/-�%�� ������ ��� ������������������� ��� ��������30oC���������������E$�� ����� �

�#D� ��������� ������,�,-�%�� ��� ����� ����� �� ������#32oC��#�!,,������������ ���

���������� ������������32.5oC��#�33.5oC� � ��� ������������ ���&����� ������

��� ������ ��� ������������������ ���� �������� ������ �� � ��������

������ ���� ����������� �������� ��*�'-������ �������� ��� ��������� ������&����

��������� ����������� ������ ��� ������A-E�����'!,� ������������� ����� �����

�� ��� ���� � �����D-E� ��� � �� �� ����� ���� �� ��� � ��� �� � ����� ���� ����� ��� �

������������������ ��������� ������A-C� �� �������� � ������� ������ ������� ������

Page 103: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

87

��� �����(stratification)� �� ��� � ��� �������� ������������������� �� � ���������

�� ���*�')�������� ���A-E���� �����������D �#E���� ���� ���� �� ������� �� ����������

� ������� ���A-C� �� ������ ��� ������ � � � � �� � �� ����� ����� � ���� ����� ��� ����

������ ��������� ����

%.4.2��������� �������������

�� ��� ���� ��� ���� �� ��� � ��� ������ � *�'.� *�'/� ��������� �� ������� � ���

� �����*�"� �� � ���*�'.� ������� ����� �� ���� �� �� � ������ ���� � ��� ��� ����F-L�

$�����*�"��%����� ��PCM�����128kg������ ����������������1200-1500��� ������ ���

�� ������������ ���������������� � ���� ������� ������L$���� ����� ��1cm��� � �1m�

������� ����20cm����� � ��������� ������� �� �� ��� ����� ���� �������'�,� %�&�� �� � �

��� �� �� � ������ ���� ������ � ������� �� � ��� � � ����� ��� ��� ��� ��� ��� ����� �

���� ������#40oC����27oC�������� ���� ������� �",, �����������L�� ������ ��� ������

�����������F-K������������ ����������� ������ ��������� �� � ��F-K$������*�"%� � �������

�� � �� ����#PCM���� � �� ��� � �� ������� ���� � ��� ����� ���� � ������� #PCM�� ����

&� ��� ��� ���� �������������� ������#�'�,�������� ���� ������� ����������������

�� �� ��������������������������������� �G, I� ����������0.3$������*�"�%���������� ��

� ������ ���J, K� ������� ���'�,$�� ����*�"� �%� ����G� �� ��� ����� �� ������ ������31.6oC�

�����),, ����������I�����#�31oC���������.,, ������������J��������� ����� ������������

I������ �������� ��������������--, ����������K������ �������29.3oC������30oC������

),, ���� ������� � ������� � � �� ����� ���� ��� ��� ������������ $������H, I� %�� �

� � �������� ���� ������ �������������$������F, G�%�����F������� ���#�33oC� � � ����

������ ��33.8oC������35oC������.,, ����������H������� ����� ������������G$�� ��� ��

����31.6oC������33oC�%������������ ������ .,, �������������� �������������������� ����

H �#I������������� ���� ��F �#G� �����$�����*�"��%�����F$���� ����� �� 2cm��� � 50cm�

� ������ �� �� � ��������� ����� � ���20cm������� � �� �� ��� ����� ���� ������,�*� %� ��

����� ������ ��� �������������������� ���� ���� �����������!������������G, I-L�

$� ����*�"� %�� ��� � �� �� �� ��� ����� ���� ������� �� � �� ����I$��� ��� � �#H� ����� �� ��

������������20cm� ��� �������������� ������,�*�%�� �������� ����� ���

�� � ��*�'/� ������� ����� �� �� � ������ ��� ����� � &����F-L� ����*,,� ���

�� ������������� ����$�����*�"��%�� ������� � �������� ��� ����� ������������$G� J�%

������ $I� K� %������� ����� ������������������������ ���� ���������� ����$F� %�

�����$H��%����� ��$F �#�H�%�� ������������������

Page 104: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

88

�� ����� � ��L� ���� ������ � �� � �� � � � ��� ������ � ���� ����� ��� ���� ���� �

������������ ��!" ������ ���� �� �������� �� ������

��

3.4.3 �������������������

�� ��� ���� ��� ���� �� ��� � ��� ������ � *�'+�(�*�!'� ���� � ���� �*�'+���� ��

������� ������ ��� ��������������� ��� ��� ����������� ����������� ������� ������

� ����������������� ���� ����� ������ �������� ���������������� ������� ������

� ��������� ����#19oC������6 a.m.��� �50oC��� ��12a.m.-2p.m.����� ����� ���� �PCM�

�� ������� � ������������� ��������� ������ � ����������� ��� �������������������

����� ��� ���� ����������� ����3oC�������������������� ��� ���������������������

�� � ������� �� ��� � �#PCM� ����� ���� �� ���� � ���PCM�������������� ��� ������ ����� �� ��

$�����8 a.m.������� �10 p.m.� �%���� ��������� ���� ��������� ��� ���������PCM�

� �� ���� � ��� ����� ���PCM� �������� ������ ����� �� ��$� ����6 a.m.� ���� ���8 a.m.����������� �

10 p.m.������� �6 a.m.� �%������������ ���� �������� �� ������ ���� ���� ��� ����

����� ������ �� ���� ��� ����������� ��� ������������� ����� ������������� �#PCM������

� ������������������ ���� ��������������������������� ��� ����� ���������������

�#PCM��� �������� � �� � ��� � ������ � ��� � #19oC� � ��� �PCM��� ������� ������

��� ���� ��#22oC���

�� ���*�!,�� ���� ��� ������������� ���������� ������ ��� ������� �������

� ����������������������� ��� �����22oC������6 a.m.���������8 a.m.�� �����������

������ ����������������� �������� ��� ��������� �������21.4oC� �������� �������������

����� � ������ � �������� ����� ����� � ���� ������ ��� ��24.8oC� �����3 p.m.� ���� ���

� ���� � ���� ������ ����� � �����9 p.m.���� ����� �� �� � ������ ��� � ����23.2oC��

������ ������������ ���������������6 a.m.�������� ��� �������������21.5oC���

�� ���*�!'�� ���������������������� ��� ������������� ����� �������

�������!"������ ���)�� ���� ��� ������� �������� ���� ���������������������� ���

������������ ����� ������� ��#6oC��� ���� ��(2 p.m.)������������������ � ��� �

��������������� ������������������������������������ ���������������� �����������

��������� ������ � ������������� ������ ����� ������� ������������ ���������� ������

� ���� ���� � ��� ���� ���� ����� � �1m2����� �� �� � ������ ��� � ������ �� ��� �� �����

��������������� ����������������������� �������������� ��� ��������� ������������

������� ���� ����������������� ���� ������ �����������

Page 105: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

89

�"������!�����

������ � �������������� ����������� ������������� ���� ���� ����� ����� ���

����������� ���� ���� ��� ������� �� ����������� ��� �� �� � ��� ��������PCM��� �� ��� ��

$� ��� %���� ���� � �� � ��� � ������ �� �� ����� ���� ��� �� �� ������ ���������� ��� ��

��� ���������������� ���� �������� ���������� � ���� � � �����������'���� ���� �� ��

����������� ���� ����������������������� �������������� ����

�"# ������������

������ ��� ����� ���� � ���� ����� � ��� ����� �� ��� ���� �� �� �� ���� ������� ����

������������ ��$PCM��%�������������� ������ (�4m� ��� �(�4m� ��� �(�2,5m� �� ��"�'������

���������������40m3���������������� ������������72m2���������������$�����%16m2������

� �������40m2���

�� ��"�'����������������� ������

�� ���������������������� ��� ������������� �#�� ������ ��� ���"�!���

�� ������������� � �� � �������������������� ������ ���� �� ����������$�� ��"�*��%

� ����� �����(25cm×50cm×100cm)� ���.� ��� ����� � ��1cm×100cm×20cm��� ���� �������

� ���� (25cm×110cm×100cm)� ����� ��� ���������������� ����

Page 106: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

90

.���� ����� � ��1cm×100cm×80cm������� '",�� ������� ������� �������� � � ����in-

line� ��� �����2cm×2cm� �� �100cm��� ���� '*.�� ��� ���� ��� ���� ��� ����� � � ����

staggered� ��� �����2cm×2cm� �� �100cm � ��� ���#175 � ��������� ��� ���� ��� ������

�� ��in-line���� �����2cm×2cm��� �80cm���������� ���� �� ����� ��� ���� �"�*��

�� ��"�!���#������������� ���PCM�(Boch and Dahary, 2003)��

�� ��� ����� �� ���������������� ��� � �����������������(Fluent 4)����������

��� ����������� �� ����� ����� ��������� ������ �������������� �$����� ������� ���

� ������ ����������������������� ����������%�

� ���� ���� ������������������������������ ����� � �������� ��2cm����������������������

� ����� ���� �������������� �� � ��� � ������������ �� �� ������ ��2cm �#�1cm��������

������� � ������������in-line� ������ � � ������������� � ���������������������in-line���� ��

� ���� ��� � ��������1cm� ���� �� � ���������� �� �2cm������ ��� ��������� �����

�������"�'���� � ����� �������PCM����������������� ���� �������� ���� �

��� �������

Page 107: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

91

vertical plates 20cm vertical plates 80cm horizontal tubes in-line horizontal tubes staggered vertical tubes in-line

�� ��"�*������������ �������������� � ��

�����"�'����� ��� ������������������� ������������

����������� ������#PCM� kg��� ����������� m2��

� � ���� �20cm�11.2 �2.94

� � ���� �80cm�44.8�11.34�

������ � � ���in-line� 2cm×2cm��44.8�11.2�

������� � ���in-line� 2cm×2cm�44.8 11.34

������ � � ���staggered� 2cm×2cm�43.84�10.96�

���������� �� ���� ���������#PCM�� �������� ����������� ����

� � ���� ������� ��$ � ���� � � �� %� � ���� �� ��(fan)� ����� �� ������ ��� ��� �� �

����� !��

Page 108: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

92

����� ������ ����� � �������� ������ ������������� ���� ����� ���������������

�� � ��� ����� �� ���� ����� �$� ����� ������� � ��� � � � ����� �

%� �� �� �� �� �� ����� ��� ����� ����

������� �����������������0.21m2�(1m×0.21m)���

���� ����� ������� � ���� �� �� � ���#PCM���� �� ��� �� ��� � �� �#PCM����� �

������ ��� ����� �����"�!��

�����"�!������ ��������� ������ �������� � ����

oC� � ������

���

� , kg/m s k, W/m K cp, J/kg K � , kg/m3� �� ��

# 0.0000185 0.026 1006 3.498-0.01134T+0.000012T2

��

!!-!" - 0.15 �� ��"�- /,, ����� , - 0.15 �� ��"�- /,, ����� , - 0.6 �� ��"�- ',,, ���

������������ ������"�!� �� �������������� ���� ��� ���� ���������� �� ������

�(4.1)�����2000012.001134.0498.3 TTair �����

������� ��������� ������������ ����� ������������A-5� Holman�� ��� �� ��"�"���

������������� ���� ���� ���� ��� �� ����� ������PCM������� ��������������� �����

22-24oC� PCM� ����� � ������ ���0oC��� �� ���� ��� ���� � ���� ������ � ����� ��� ��

�����������(effective heat capacity method) EHC ������ ����������� ������

�� ��������� �������� ���� ��� ������

�� ���"�-������� ����������������� �������� ���� �������22-24oC� ������������� �

206kJ/kg���� ��PCM������� ���������0oC�� ����������������� �������� ��� ������

273K� �� ������ �� �� ���� ��� ����PCM����� ����� � ������0oC� ��� ��� � �� ����� � �� ��

(335kJ/kg)� ���� ������������ ������� ����� ����

� ����� ��� � ������ ��� �������� ������ ���� � ��� ��� ���� �� �� �� ���� ������ �������

�� ���$��������%������� ��� ����� � �������������(�30oC� � ���(�40oC� ����(�50oC��

� ����������$���������%�25oC� 30oC� 40oC������ �� ����������������� �����������

�������������� �������������1.2W/m2 K����� ������ � �������������� ����$�� ��"�)��%�

Page 109: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

93

�� �� �� ������ � ��� ���� � ���� ���� � ���� ��� ������� ������ �$�� ����� ���� ������� ���

�� �0�� �� ����� �%���� ����� � ���� ������� � �� ����� ���� � ������� ����� �������������

�� ��� ����� ���

�� ��"�"��������� ����������� �� ������ ���� ���Holman���

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

270 275 280 285 290 295 300

Temperature, K

Spe

cific

hea

t, J/

kg K

H����A-G, J-L����I����

�� ��"�-��������� ���� ������� � �� � ���� ������ ��� �������������������

Page 110: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

94

y = -33.048x2 - 33.007x + 106.26 y = -9.1089x2 - 17.329x + 106.260

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3velocity, m/s

Pre

ssur

e, P

a

�� ����

�� ����

Poly. (�� ����)Poly. (�� ����)

�� ��"�)�� ��� ������� ������ �������������

�������� ��������������������� �������“��”� �������� “��”� ��� ������ ���� �� �

����� ���� ����� �� ��� � ������ ����� ��� ����� ��� �� �� ���� � ��� �“��”�(�312.86K�

(39.7oC)� ������ �� “��”�(�304.12K�(31oC)������ ����� ������������ ����� ���� � ������

���������� �� ���������� �����PCM� �������� ��������� ������22oC� ��������� �H �#�I�

$�����"�*��%�

������������ ��������� ��� �������� ������� ��������� ���������� � �� � ����������

� ���� ������� ������� � �� � �� ����� ��� �� ���� � � �� ��� �� �� ������� �� ��� ������� ��

����������� ��"�*���

��� ������� �������� ������

'% ������� ��������� ����� ��������������� ��������������� ����PCM���

!% ����� ����#PCM������� � � ������� ����� ����� ��������� ���

*% ����� ������� ��� � �#PCM� �� ���� ��� ��������� �� ������� � ����

"% PCM�� �� �� ���� � ����

-% ����������� � ���� � � ����� ���� ���� � �������������#PCM��

)% ���� � ����� ����� ���������� ������� �

.% ����#PCM�� ���������������

Page 111: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

95

�����"�*������� ������ ������������� �����

������ ���������������

������������

�� ������

��� ��

� �����

�� ������

��������

�� ��� oC�

����$����

��� �������

�������%�

A������� ����� ��� � ���

�� ����� �����in-line�

!�PCM�!!-!"������

B������� ����� ��� � ���

��� ������� ��staggered�

!�PCM�!!-!"������

C������� ����� ��� � ���

��� ������� ��in-line�

%1$�PCM�!!-!"������

D���� ��� � �80cm�!�PCM�!!-!"������

E���� ��� � �20cm�!�PCM�!!-!"������

F��� � �������� ������������� �

��� ��in-line�

!�PCM�!!-!"������

G������� ����� ��� � ���

��� ������� ��staggered�

%11$�PCM�!!-*"������

H������� ����� ��� � ���

��� ������� ��in-line�

!�PCM�,������

I������� ����� ��� � ���

��� ������� ��in-line�

!�����,������

J�� ��������� ����� ���

��� ������� ��in-line�

!�PCM�!!-!"������

K������� ����� ��� � ���

��� ������� ��staggered�

!�PCM�!!-!"������

L������� ����� ��� � ���

��� ������� ��in-line�

%1$�PCM�!!-!"������

�����%1$(������������������������� ����!����),����� ������ �������� ����������

��� ������������ ���� � ���� ����� �'� � %11$(��� ��� ������ ������ ���� �� �� ������ �� ��

(1.4m/s)������������� ���������������A��

Page 112: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

96

�"� ����������!���

�� ����� ��� � � ��� � ���������������� �$ ����� ����� � ��� %���� �� ���&�

*�!� ������� ��������� � ����� �Segregated Solution Method�������������������� ���� �

� ���� ����� �� ��(fully implicit scheme)� &����� ��� ��� ���*�!� ������������������������ ��� ����

�# Standard Wall Functions� ����� �� � (Full Buoyancy Effects)����� ������ � $� &���*�!��%

����� ����������� �� ������������������������ ��#�*�!�!��

���� ���� ������������� ��Fluent 4������������� ���#�� ���������������z� �����

��������� ������ �� ����� �������� ������ ��� ������ �"�.��

�� ��"�.���� �������������������

�� ��� ���� � �� �� �� ����� ���135� � ���� �������x� '''� � ���� �������y �#�!)��������

�� ���z��������� ���������� ��������� � ������������� ������ �������y �#z�� ��������������

� ������ ����� ��� �������� � ��� ��$".� � �����������y� ).����������� � �z�%���� ��� �� �����

�����"-, ,,,��� ���� ������ ������������). !,, ���������������������������

Page 113: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

97

��������������������������������������� ��� ���� �� ��� �� �������� ������������ ��

��� ���� ������� ���������������� ���� ����� ������������������� $�����"�"��%�

�����"�"��� ������������� � �� � ��� ���� ������ ��� ����

�� ������������x� m �� ������������y� m��� ������������z� m� ������ �

������min max�min�max�min�max�

� � �20cm 2.5×10-3 1.9×10-1�2.5×10-3�2.7×10-1�5×10-2�1.9×10-1�

� � �80cm�2.5×10-3�1.9×10-1�1×10-2�1.4×10-1�5×10-2�1.9×10-1�

� � ���

�����

�in-line

2.5×10-3

1.9×10-1�

1×10-2�

1.4×10-1�

5×10-2�

1.9×10-1�

� � ���

�����

�in-line�

2.5×10-3

1.67×10-1�

4.63×10-3�

1.36×10-1�

1×10-2�

2.21×10-1�

� � ���

������

staggered�

2.5×10-3�

1.9×10-1�

1×10-2�

1.6×10-1�

5×10-2�

1.9×10-1�

�� ���"�/��� ����� ��������������������� � ������ ���������

��� �� ������� ������� ��� �� ����������������� ����� ���PCM� ������������������

�������� ������� ���� ��� ������� ����������������� ��Fluent 5�

������������������� ��� �������� ���� ����� ��������� ������������������������� ����

���� �� ���� ���� ������� ���������� ����� ���������������� ��������� ������� �����

��� ����� ��� ��� � ������������������ � ���� ��� � �� �����PCM�� ��� ���������� �����

����������� �#�PCM$�����EHC�%� ����� � � �� ��$�� ���� ��� ����%� ����� ���� �� ��

�� ��������� $�� ��"�-��%�� ������� ������� ��������#�PCM���� ������ ��������������������

Page 114: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

98

���� � ���� �80cm������ ��� � �20cm�

������ ����� ��� � ����������� ����� ��� � ����

��� ������� ��staggered����� ������� ��in-line�

��� ������� ������������� ��� � ���in-line�

�� ��"�/��� �������������� � ����

Page 115: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

99

�"% �������!��

�� ������� ����������� ���������������������������������������� � ���� ��� ������ �

����������� �������� ��������������������� ��������������� ����� ������ �������� � �

���������� �� ����� ��������� ���������� ����������� ������������� ��������������� ��

������������������������������� ���������� ����������� ��� ��� ���� �� �"�*��

�������� ��� ����������� ��� � � �������������� ������� ����� ��� ������

�� � ������ ���#PCM� ���� �������� ������ � ��� �� �� ����� ���� ������ � � � � ����� ���

���� ����������� �� ������� � ���� ��������� �� ��������� ����� ����������� �����������

�#PCM� ����������� ������������������������������ ���� ����� � �$����������%���

����������� ���� ������������ � �������������� ���������� �����

�"%"# ����������������������

����� ���"�+�(�"�!,� ������ ���������������������� ������������ ���� �������

�������� �����������A-L$������"�*��%�

����������������� ��������������� ��� ����� �� ��� � ���������� ����������

����� ��������������������������� �� ��K����� ��������������������� ������ �����

����������#PCM����������� ���(22oC)� ������������H �#�I��������������#�PCM����

� ����� � �����0oC� ������� ��������� �� ������� � ����� ������ ��������� �� �����

���������� ���� ��������������

����� �� ����� ������������ ����� ����� � ����������������� ��������� �oC��

���������� ����� ���������������� ����� ��� ������� �������� ������ ������������

�������������������������������������� ������������������� ������ ��������������

40oC����� ��������� #31oC������ ����������

��� �������������������������������� �� ��� � ����� � ������������� ���

� ������ �� ������� ���� ������������������������������A#I���������������$�����

"�*� �%� ������J#L� ���� ��������� �$� ����"�*� �%� ������A#G �#�J#K� � ��PCM���� ������ �����

������� �����22-24oC� �������H�� ��PCM������� ��������������������0oC� ������I�

�� �PCM������� ������������� �����0oC� �

Page 116: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

100

�� ��"�+���������� �� ��������� � �$�����A%�

�����"�+��� ������������� ���������� ����� ��� � �������� ����������� ���������

��� ������� ��in-line$������A�������"�*��%����',��� ���� ��������� ��������������� ���

������ � ��� � ��� ���� ���� �� � � � ����� �� ���'-,�� ����� �� ������ ������ ��� �������

�� ������ � ������������������!,,������� ��������� ������� ���������������� ���

���������� �����������������������*,,��������� ���� � �������� ������ �������� �����

������������ ���

��������� �

�������������

��������� �

�������������

��������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

Page 117: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

101

�� ��"�',��������� �� ��������� � ��$�����B�%�

��� ���"�',��� ������������� ���������� ����� ��� � �������� ����������� ���������

��� ������� ��staggered$������B�������"�*� �%����',��� ��������� ��������������� ���

� � ����� �� �$� ��30.5oC� %�� ���� �� � ������ � ��� � ��� ��� ������ ���� ������� ����� ��

$',, ����� %������� ��� �������������� ���������� �� ����!,,��� ������ ������� ���

���� ���� �������������� ������������� �� �������������� ���� ���*+-��������� ����

� �������� ������ �� ���������������� ���������

��������� �

�������������

��������� �

�������� �����

��������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������� �����

���������� �

�������������

���������� �

�������������

Page 118: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

102

�� ��"�''���������� �� ��������� � �$�����C�%�

��� ���"�''��� ������������� ���������� ����� ��� � �������� ����������� ���������

��� ������� ��in-line$������C�������"�*��%��� ������������������������� ���!����),� ���

��� ������������ ���� � ���� ����� �� ��� ��� �� � ������ ��� ����� �'� �� ���-,���� ���

������ ��������� �����������28.4oC������������������ ��������������� ������������!-,�

������ ��� ����� ��� �� ���*-,������ ��� ���� � �� ���� �� �� ���� ������ �� �����

����������������

��������� �

�������������

��������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�����������

���������� �

�����������

���������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������������

Page 119: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

103

�� ��"�'!���������� �� ��������� � �$�����D�%�

�� � ���"�'!�� � ����� ����� � �� ����� �� ��� � �� ��� � ����� ������ ��� ����� �80cm�

$�����D�������"�*��%����',������ ��������� ��������������� ���29.1oC�������',,� ���

������������������ ��������������� �����������'-,� ����������������� ������ ���

���� *,,��������� ���� � �������� ������ ����������� ��������������� �������

��������� �

�������������

��������� �

�������������

��������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

���������� �

�������������

���������� �

�����������

���������� �

�������������

Page 120: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

104

�� ��"�'*���������� �� ��������� � �$�����E�%

�� � ���"�'*�� � ����� ����� � �� ����� �� ��� � �� ��� � ����� ������ ��� ����� �20cm�

$�����E�������"�*��%����',������ ��������� ��������������� ���33.5oC����� ���������

��� �������$-, ���%� ����� ������� ������� ��� �������� ����������� ������ ������ �

���� � ����������������� �����'),��������� ���� � �������� ������ �������� �����

����������� ����

��� ���"�'"��� ������������� ��������������� �������������������� ��� � ��������

��� ������� ��in-line$������F�������"�*� �%� ���',������ ��������� ��������������� ���

29.6oC� �� ���',, ������������������ ������ ���� �� ����������������� ���������� �

���� *-,������� ���������� ��������������� ���������

��������� �

�������������

��������� �

�������� �����

��������� �

�������������

���������� �

�������� �����

���������� �

�������������

Page 121: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

105

�� ��"�'"���������� �� ��������� � �$�����F�%�

��

��������� �

�������������

��������� �

�������������

��������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������� �����

���������� �

�����������

���������� �

�������������

���������� �

�������������

Page 122: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

106

�� ��"�'-���������� �� ��������� � �$�����G�%�

��� ���"�'-�������� ����� ������������� ����� ��� � �������� ����������� ������������ ������� ��staggered$������G�������"�*��%��� ��� ��� ������������������ ���������� �

(1.4m/s)������������� ���������������A������',������ ��������� ��������������� ���29.2oC������'-, ������������������ ������ ���������������������� ��������������������� �� ��� � ���� ������ ����� �� ������ ���� �*-,������ �� ������ ������ ��� ���

����������������

��������� �

�������������

��������� �

�������������

��������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������� �����

���������� �

�������������

���������� �

�������� �����

���������� �

�������������

Page 123: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

107

�� ��"�')�� �� ��������� � ���������$�����H�%�

��� ���"�')��� ������������� ���������� ����� ��� � �������� ����������� ���������

��� ������� ��in-line$������H�������"�*� �%� ���',������ ��������� ��������������� ���

15oC� ����� �� ����� �� ������ ���� ����� ���� �� ��� ������� ���������� ��� ����� � ��� ��

� �� ��$-, ���� �%� ����',,� ��� � ���� ������ ����� �� ������ ���!-,������� ��� ���

���������������������� �������

��������� �

�������������

��������� �

�����������

��������� �

�������� �����

���������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�����������

���������� �

�������������

Page 124: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

108

�� ��"�'.���������� �� ��������� � �$�����I�%�

�� � ���"�'.��� � �� ���� � ����� ����� ������ ��� � ����� ������ ��� ����� �H$�� ����I�

������"�*��%����',������ ��������� ��������������� ���14.1oC��������������� ���������

������������ �'-, ���� �� ��� � ����������������� ���������� �"/,���������� ���

������������� ����������������

��������� �

�������������

��������� �

�������������

��������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������� �����

Page 125: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

109

�� ��"�'.$�������%�������� �� ��������� � �$�����I�%�

���������� �

�������������

���������� �

�������� �����

���������� �

�������������

���������� �

�����������

���������� �

�����������

���������� �

�������������

Page 126: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

110

�� ��"�'/���������� �� ��������� � �$�����J�%�

�� � ���"�'/�� � ����� ����� � �� ��������� �� ������ ��� � ����� ������ ���I$�� ����J���

������"�*��%����',������ ��������� ��������������� ���25.8oC��������������� ���������

������������ �*,, ����������������� ���������� � � ���� �� ���),,���������� ���

���������������������� �������

��������� �

�����������

��������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

���������� �

�������������

���������� �

�������������

���������� �

�������� �����

Page 127: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

111

�� ��"�'+���������� �� ��������� � �$�����K�%�

��� ���"�'+��� ������������� ���������� ����� ��� � �������� ����������� ���������

��� ������� ��staggered$������K�������"�*��%����',��� ��������������� ��������� ������

26.3oC�������������� �������������� ���������*,,�������������� ���������� � � ���

���������)-,���������������������� ��������������� �����

��������� �

�����������

��������� �

�������������

���������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

Page 128: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

112

�� ��"�!,������� �� ��������� � ����$�����L�%�

��� ���"�!,��� ������������� ���������� ����� ��� � �������� ����������� ���������

��� ������� ��in-line$������L�������"�*� �%� ���',������ ��������� ��������������� ���

25.8oC�������������� �������������� ���������!,,��� � � ����������������� �������

���������),,����������� ��������������� ���30oC��

��������� �

�����������

��������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

���������� �

�������� �����

���������� �

�����������

���������� �

�����������

���������� �

�����������

Page 129: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

113

�"%"� ��������������PCM������������

����� ���"�!'�(�"�*!��� ���� �������� ���� �������#PCM�� ���� ���������������

������A-L$������"�*�%�

������� ��� ����� �� ��� � ����������������������� ����������� � ��������

� ������� ��������������������������� �K����� ���������� ���������������#PCM�

��������� � ������������ ������������������������ ������������� ������������� �

���� �������� ��������� ������� ������������� ����

�� � �� �� ������� � ������� ������� � ��� ��� ����� ��� ���#PCM�� �� �

� ���������������� ����������� ����������� ������� ��A$��� ��"�!'%� ����',���� ���

�� ���� �� �� �����#PCM���� � ���� ������ ����� ��� ��� �� � �� �� ����� ����� �������� � ���

������������� ������ �� ����������-,�������������� ����������������� ������� �� ���

������������� ������������ ��������������������� ����������

�������� ������� ����� ��������� ������� ������ �� � ��#PCM� ���������

�� �������������������� �� ������� ����� ������� ���� ������ ����������� �� � ��

� ����������������������� ���������� ����������������� ��������� �������� ������� ��

� ��������������������� ������� �������������� ������������ ������������!,,���� ���

������������� � �������������������� ���������� ��� ������������� ��������������

Page 130: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

114

Time: 10min 50min 100min 150min 200min

�� ��"�!'���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����A�%�

Time: 10min 50min 100min 200min

�� ��"�!!���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����B�%�

Page 131: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

115

Time: 10min 50min 100min 150min 200min 250min

�� ��"�!*���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����C�%�

Time: 10min 50min 100min 150min 200min

�� ��"�!"���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����D�%�

Page 132: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

116

Time: 10min 20min 30min 40min 50min 60min 70min 80min

�� ��"�!-���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����E�%�

Time: 10min 50min 100min 150min 200min 250min

�� ��"�!)���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����F%�

Page 133: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

117

Time: 10min 50min 100min 150min 200min

�� ��"�!.���� ������������ � �PCM������������� ���� ��$�����G�%�

Time: 10min 50min 100min

�� ��"�!/���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����H�%�

Page 134: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

118

Time: 10min 50min 100min 150min

�� ��"�!+���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����I�%�

Time: 10min 50min 100min 200min 300min 400min

�� ��"�*,���� ������������ � �PCM������������ ���� ���$�����J�%�

Page 135: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

119

Time: 10min 50min 100min 200min 300min 400min 500min

�� ��"�*'���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����K�%�

Time: 10min 50min 100min 200min 300min 400min 500min

��� ��"�*!���� ������������ � �PCM�� ��������������� ��$�����L�%

Page 136: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

120

�"%"% ������������

�� ���"�**��� ������ � ��� ������������ �� ��$� ���� ���"�)� %� � ��� �� ��� �����

�������������� ���� ������� �� ���������������������������� ���� �����������������

�� ���� �� ��� �$� �����������'� %�� �� ��� ������������� ����� ��� ��� ������ �� ������ �

$������������!�%������� ���������������� ��� �������������� ������������������������� ��

�� ��� �������������� ��� ����������� ��� ��� ������ �� ��� � ��� ������� ������&���

� ����� ��������� � �� � ��� ��� � ���� �� ���� � ����� ��������� � ������ ��� �������� � �

��� ��20cm$������E%� ��� ��������� � �80cm$������D%� ��� ������� ������������� ��� � ���in-

line$�� ����F%� � �� ��� ���� ��� ����� � ���� ��� � ���in-line$�� ����A� C� H I �J �L� %� � ���

� �� ��� ���� ��� ����� � ���� ��staggered$�� ����B� K� �%� � ���� ���"�**������� � �����

�����������������'������������������!�������� ���C �#�L������������� ������������"�*���

0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

velocity, m/s

Pre

ssur

e dr

op, P

a

������!�����"

������!�����"

E����D����A, H, I, J����B, K����C,L����F����

��

�� ��"�**���� ������ � ��� ������������

�������"�-���� ������������ �� �� �������������� � �� � ��� ��������������� �� ����� �� ��

�� ������� � ��� ���"�**�

�� � ���"�*"� ������ � ��� ������ � ��� �� �� ����� ���� � ��� ����A-G$�� ����"�*� �%���

������������������ ����������� ��� ��� ����� �� ��� � �����������������������

� ����� ������ ���� �� �� �� ���� �� �� ����� ������ ���������� � �� ��� ��� �� ������� ���� �

� ����� ���������� ���������� �� ����� �����������������E$������"�*�%���������� ���� �

�� �����������������$�����10-15Pa%� ������� �� G$������"�*�%������������������150Pa�

�����"�-�������������� �� �������

������E�D�A� H� I� J�B� K�C� L�F�

�� ������� kg/s ,�-*�,�-'�,�*!�,�!�,�!"�,�-*�

Page 137: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

121

Pa A B C D

Pa E � F G �

�� ��"�*"���������� �����������$������A-G�%�

Page 138: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

122

�"%"� ���������������������

����� ���"�*-� "�*)�������� ���������� ��������� � � � ������ �������A-G$������"�*��%����������� ��� ��� ����� � �

������������������ ������� ����������������� � �������������� ������������ ��� �� ��� �� �������������������������

m/s A ��� B �� C ��� D

�� ��"�*-���������� ����� ����������� � � ����$������A-D�%�

Page 139: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

123

���� m/s ������ E ���� F G

�� ��"�*)���������� ����� ����������� � � ����$������E-G�%

Page 140: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

124

������ �����"�*.�������� ��������� ���� ������������ ��� �������A-G$������"�*��%���

�� � ������������������� ����������� ��� ��� ����� �� ����

A B

C D

E F

G

�� ��"�*.��������� ���� �������� �$������A-G�%

Page 141: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

125

�"%"& �������!�����������������

����� ���"�*/�(�"�",�������� ���� �������������������� ������ ���������������� ��A-

L$������"�*��%����������� ��������� ��������� �����������#40oC������ �������� #31oC�

������ ���������

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Time, min

Tem

pera

ture

, C

A����B����C����D����E����F����G����

�� ��"�*/���������� ������� ���� �����$������A-G�%�

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Time, min

Tem

pera

ture

, C A����B����C����D����E����

F����H����I����

G����

�� ��"�*+���������� ������� ���� �����$������A-I�%�

Page 142: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

126

25

25.5

26

26.5

27

27.5

28

28.5

29

29.5

30

30.5

31

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Time, min

Tem

pera

ture

, C

K����J����L����

�� ��"�",���������� ������� ���� �����$������J-L�%

�"%"' ����������!��

������� �����"�"'�(�"�")���������� ��������������������������� ��� ������� �� � �������

�������� ���� ��������������������������������� ��������� ������� ������A-L$������"�*��%

���� ��������� ���������������������� �����#40oC������ �������� #31oC������ ���������

-3600

-3300

-3000

-2700

-2400

-2100

-1800

-1500

-1200

-900

-600

-300

0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Time, min

Hea

t Tra

nsfe

r R

ate,

W

A���� B����

C���� D����

E���� F����

H���� I����

G����

�� ��"�"'����������� �����������$������A-I�%�

Page 143: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

127

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Time, min

Hea

t Tra

nsfe

r R

ate,

W

A���� B���� C����

D���� E���� F����

H���� I���� G����

�� ��"�"!����������� ������� �����������$������A-I�%�

-2200

-2000

-1800

-1600

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Time, min

Hea

t Tra

nsfe

r R

ate,

W

B���� A���� C����

D���� E���� F����

H���� I���� G����

�� ��"�"*��������� ��������� ������� ������������� ��$������A-I�%��

Page 144: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

128

-800

-750

-700

-650

-600

-550

-500

-450

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Time, min

Hea

t Tra

nsfe

r R

ate,

W

K���� J���� L����

�� ��"�""����������� �����������$������J-L�%��

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Time, min

Hea

t Tra

nsfe

r R

ate,

W

K���� J����

L����

��� ��"�"-����������� ������� �����������$������J-L�%�

��

Page 145: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

129

-500

-450

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Time, min

Hea

t Tra

nsfe

r R

ate,

W

K���� J����

L����

��� ��"�")��������� ��������� ������� ������������� ��$������J-L�%�

�"%"( ��������!��

������� �����"�".� "�"/�������������������� ��#PCM�� �������������� ������������

�������� ��A-L$������"�*��%��� ���������������������� ��������� ������#40oC������ ���

����� #31oC������ �����������������������#PCM�������������������#�,����'���

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Time, min

Mel

ting

Fra

ctio

n C����

A����

B����

D����

E����

F����

H����

I����

G����

��� ��"�".����������������#PCM�� ������������$������A-I�%�

Page 146: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

130

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Time, min

Mel

ting

Fra

ctio

n

L����

J����

K����

��� ��"�"/����������������#PCM������ ��������$������J-L�%

�"� ��!���������

��� ����������������������������������� ������ � ������������������&����

���������� ������� �������� ������� ��� ���� �� ������������ � � � ����� ��� ��� �����

����� ��������� �� ���������������

�"�"# ���� ����)��������������

� &���� ��� � �� � ��� ���"�*�*� � ������������ ��� �����!���� � ��� ��� ���� �� ��

� ������������� � ��� ���������������������� �� '����� ��� � ����� ������ ��� ���� �� ��

��� ������� �������� in-line��������D� E� F$������"�*� � ���"�/�%����������� ���������������

��� ��� �� �� ���� ���� � ���� � � ��� ������ ���� ����� ���$� ����10-15Pa%� ��� �� ����� ��

��� ��$�����0.53kg/s��%������A$������"�*� �� ��"�/�%��� ������ �������������� �������������

� ����� ������� ������ �� �$�����62Pa� %� � �� �� ��� ����� ����� ��� ����$� ����0.32kg/s��%

������B$������"�*� �� ��"�/�%������� �� ������������������ ���� ��� ��� ������ ���� �

���� ����� ���� ��� ����� ����� �$� ����83Pa� %� �� �� ��� ����� ����� ��� ����� ������ $�����

0.2kg/s�%�

� ���� � �� ��� �� �� �� �������� �� ��� ����� ������������� ���� � ��� �� ��� �

),3������ ��� ������������������������ ���� � ������ ����������������� ������������

� ������ ������ �� ��� �����A� �� �����G$�� ����"�*� � � ��"�/� %���� �� ���� ���� �� �����

Page 147: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

131

������������������ ������ �� ������������ ������������������������������������� �

� �����A� ���� �� � ��� ����� ������ ���� ����� ���#150Pa� �� �����C$�� ����"�*� � � ��� � ��"�/�%

� ����� ������������ �� ����������� ���������37Pa �#0.24kg/s�������

�"�"� ���������������������������

��&����"�*�"� � ��� �������$���� ��"�*-� "�*)�%��� �������� � � � ������ ��

�������� ���������� ��A-G$������"�*� �� ��"�/��% � ������� ������� �� ������������������

������������� ����� ��������� �������������� ��������� ��������� ����� ��#�0.5m/s�

�� � � ����� ���� �� �� � ����� ������ �� ��� �� �� ��� ����� ��2.5m/s��� �� �� ����

� ����� ������� � �� �� �� �� �� ������� ����� �� �� ����#�6m/s� �� ������ ��� ���

��������� ������������������������ �E$��� ��"�*)��%�

������������� � �� ���� �������� �� �� ���� � �� ��� � �� �������� ��� ���� ��� �

����� ��� ���� � ��������� ��� � �� �� ������� ������� ��������� ������� ������

����������������������������������� ���� �������� � ��� ����� � ����� ������� �����

������� ���������� ��������� �G$��� ��"�*)�%�� ����� ����� ������������������ ��

���� � � � � ����� ������� �� ��� ���� �� ��� ����� � ����� ������ ���� ������� ������� �� ���

staggered��&� ��� ������������� ���#����� ������� ������� ����� �������� � � ��������

���������������� ���� ��� �����������������

����� �����"�*.�������� ��������� ���� �������� ��� �������A-G$������"�*�

�� ��"�/��%����� ��� �������� ���� ��� ��� ������� � ������� ���������������

������������� �������������� ���������������� ���������� ������ ���������������� ������

�������� ��������� �������������A� C� D� ��� � ����� ���� �����������������������

������� ����B� E� F� G� �� ����� �������� ��� ���� ������ � ������� � ���������

����� �� �� � �� ���� ��� ��� � �� � ����� � �� �� �� ��� � ���� ����� ���� �� ��� � ��

������� ���������� ���� �������� ������� �������� ������� ��������� � ������� � ��

��� �������� � ���������������� �� ����� � �������� ������������� ������ ���

������� ����� ����

�"�"% ������������������

��� ���"�*/$��&���"�*�-� %�� ���� ���������������� ������ ������� ������ ������

�������� ��A-G$������"�*� �� ��"�/��%���� ��������� ���������������������� �����#40oC�

$���������%����� ������������#PCM�����������������22-24oC����������� �������������

Page 148: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

132

�������������� ����������� ���������� ������������� ����������� ��� ������� ������

������������� ������#PCM����������������������� � ��������������#PCM�������

������������ ��� ������#PCM ������� �������� ���� ���� ���������� ������������ ��

�� ��� ����� � �������� �� � �� �� ���� ������� ����� �� �� � ������ ����� ��� ���� ��

����� ������� ��������������������� ��� � �� ������������� ���PCM����� � ��������� ��

��� ������� �� ����� ������ �� ���� ����� ����� ������ ���� ��� ���*-,��#�"-,����� ���

��� ������ E$�� ����"�*� � � ��"�/%� �� ��� ���� ��#PCM� ��� �����1/4$�!,, ���� �%�� �����

� ����� ��� ��� ������� ������� ��������� ����27.5oC$�� ����D%���������� ���� � ������

������������E$������32oC��%���������� �����#E� ��������������������� ������������� �

����'-,$������D�%�#�!,,$������C�% �����

���������� ���� ������A� B� D� F� G$������"�*� �� ��"�/�%�������������#PCM�

�� �� �������� ��� � A� F� G� �� � ��� �������������B�������� ����������� �������

��� ��$�������������%������������������ ���� ������������������������������������������

�� ���������������������D������� ��� �����������$������ ��������1cm�� ����2cm��������

����%� �� ��� ���� ����� ��� ���#PCM� � ����� � ���� ��� ����� ����� ��� ����� ������ ��

�����������#PCM��� ��� ��� �������������������������������������������������#PCM�� ��

������

�� �� ��� ������ � ���� � ��A$�� ����"�*� � � ��"�/� % ������ ������ � ��� &���� ���� �

������� ������� ���C ������������ �� ���������� ����A� � � ������������������������

������ ��� � ����),������ ����� ���� ��� ������������ �!��� ������������� �� ��� �'�����������

$�� ��"�**��% � ����� ������� � ����������������������� ������� � ��������������

����� ��������� ������������B���������������������� �������� ����#�',3���

�� � ���-�*+���������� � ��� � ���� ���� ����� ����� �� ���� �� ������� ����� � ��� ����

A-I� �� � ��� � ��� �����"�*/� � ��� ������ ���� � �� �� ��� ��PCM� ����� � ������ ���0oC���

$�����H�%������ �� $�����I��%������ ������������������� ������������� �������������

����� � ������� ��� ��� ���� � �����H� ����� ��� �� �� ����� � ������14oC� ��� ��� ���

�����-,������������������� � ���*,, �������� ��� ������I��� �������� ���������&�

��������������� ������������H$�12oC%� �������� ������� �� '-, �������������������

�����-,, ����� ����� ������ ��������������������������� ���������I��� ���� ��$���1.25%�

� � ��� � �� �� ��� � �� � ���$� ��1.7� %� ���� � ��� ���� ����� ������ ��� � ��� ���� ��� 335kJ/kg�

��� ��#PCM��������� � �206kJ/kg���

Page 149: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

133

�� � ���"�",����������� � ��� � ���� ���� ����� ����� �� ���� �� ������� ����� � ��� ����

J-L$������"�*� �� ��"�/��%������� ���������������������� �����31oC$����������%��� �����

�� ��� ����#PCM� ����� ������� ����22-24oC� �� ������ ������� ��������� ��� �� �� �����

���������25-25.5oC� �������� ������400-450������������������� � ���)-, ���� �� ��

���������� ��������������� �����������������$�����L�%������� ������������������������

�#�',3���

�"�"� ����������!��

�� � ���"�"'$�� &���"�*�)� %��� ��������� ��� � ��� ����� ����� ��� ������� � ������ ����

�������� ���� ���A-I$������"�*� �� ��"�/��%���� ��������� ���������������������� �����#

40oC$�� ������� �%�� �����#� �� ����� ����� ��� ����� � ��� ������ ������� � ����� ������ �� ��

�������� ���� ���� ������������� ������ �&������� ������� �������� ������E���������

� ��� �������� ��A� B� D� F� G � ��� � ����������������H������ �������������� �����

��������������������� ������� ���� ����������������� �� �� ���� ������������ �������

�#PCM��������� ��I��������������� ����������������� ���������������

��� ���"�"!�� ���������������������� ��������� ������������������������ �������

�������� ��A-I� ���������� �������������� �������� ������ ��� � ������������� �����

�� �� ��� ����� � ����� ����� ����#40oC$�� ������� �%�� � �� ����� ��� �� ����� ����� �� � ��

� ��� � ������ ������ ����� � ������� ��� �� � �� ����� � �� ����� � ��� ����� ���� �

������� � ���������� �� ����� � ���� �� ������ ���� ����������������� ����� ������� �����

� �� �� �� ��� ����� ���� ���� �� ����� ��� � � ���� � ���� � ��� ����� ���� ��� ��� ��� ���� �����

� ������ ������� ����E� ������ �� �I� ��� ��� ���� �������$� ����"�*� � � ��"�/� �%������������ � ��

A� B� D� F� G�������� ���� ������������ ������ ��������� ������������D�� ��������� �

������� ���B���

��� ���"�"*�� ������������������������������ ������������������������ �������

�������� ��A-I$������"�*� �� ��"�/��%���� ��������� ���������������������� �����#40oC�

$���������%������������ ���� ���� ��&������ ���������� ������������ �������������������

������������������ ���� ������� �������������������������#�������������������� �����

���������������������� ������� ��������������������������� ������������ ����������������

&������������������ ��������� �� ������� ������ X$���%� �� ��� �������� ���������������

��������&���������������������������� ������������������� ������������ �����������

Page 150: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

134

����������������� ��� ������������� � ����� ���� ���������������� �������������

����� ����������� ��������������������� ���������� �� ����� ��� ��������� ��� ��������

����� ���� ��� �� ������� � � � ����� ������� ���� ��� ���� &���� ����� � �� ��� ����

� ������������“�����”������� ��� ���� �������������������������

��� ���"�""��� ������������������������ ��������������� ���� ��������������������

J-L$������"�*� �� ��"�/��%���� ��������� ���������������������� �����#31oC$����������%�

������� �� � ��� � � ����� &�������� ��� ������� ��� � ��� ��� �� ���� �������� ���

� ������J� ��� � �� � ��� ����� ����� � ��� ���� ���� � ���� ���� ��� �� ����� � ��� ����� ����

������ ���������� ����������������� �������������� � ��� ����

��� ���"�"-�� ��������������������� ��������� ������������������������ �������

�������� ��J-L$������"�*� �� ��"�/��%������������������ ��������� ��������� ����#31oC�

$� ������� �%�� ����� � ��J����� ��� ����� ����� ���� � ��� �� �� ��� � �� ����� ���� ������� ����

��������

��� ���"�")�� ������������������������������ ������������������������ �������

�������� ��J-L$������"�*� �� ��"�/��%������ ��������� ��������� ����������������#31oC�

$���������%��� ������������������ � �� � ������������ ���� �� � ������������������ � �

����������

�"�"& ��������!��

�� � ���"�".$�� &���"�*�.� %�� ��� ����� ����� ���� �#PCM�� ���� ���� ����� � ����� �������

�������� ��A-I$������"�*� �� ��"�/��%���� ��������� ���������������������� �����#40oC�

$���������%���������������#PCM������������������#�,����'���������� �������&����E�

� ���������������������#PCM�������� ����� ��., ������������� �� B� C�� ����������������

(�!*, ������������ ����������� ������������������� ��������� ���� ���������� ������I��#

PCM������ �������$�����'-, ���%� �����������A� B� C� D� F� G����� �� ��� ����� � �

� ���� �� �� ������������� � ������� ���� ����� ������ ��������� �����$�� ��"�*+��%�

��� ���"�"/������������������� ��#PCM�������� ���� �������������� ������������J-L�

$� ����"�*� � � ��"�/� �%�� �� ��� ����� � ����� ����� ����� ����� �� �����#31oC$�� ��������%�

������� � ���������� ��� � ��� ����� ������ ������ ���� � �� ������� ������� ����� ����

�����J��� �����������#�"/, ���� ������� ��� �� L� ��-!, ������

Page 151: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

135

&" �����!������������������������������

�� ������������� ����� � ��� ���������� ��������� ������ ����������� ������ ������������

&"# ����

��� ���� � ���� ����� ��� ����� �� �� �� ���� � ������ ��� ������ �� ����� ���� ��

�� ����������������� � ������� ����� ����������� ������������ � ������ ������ ��������

� ����

����� ���*�'. �#�"�*/������� ���� �������������������� ����� �������� ���� �������

������� � ���� ���������������������� ����L���� �������� ���$�� ��*�'.�%���

� ����D� �� �� ����� � ���$� � ��"�*/� %� �� � �� ����� � ���� ����� �������� ���� ��� ��� ����

��� �� ������� ��� ��������������� ��������� ��$���� �������������������#�40oC����

�����27oC��%����������� � �� ����� � �� � ����������������� �������� �������

� �������������� � ��������� ���450 ���� �������������������� ��������� �����������

200 ������� ��� ������ ����� ��������� ���� �������������#������������ �����������

����$��� ���������� �������������� ��� ������ �������� � ��� ����%��� ������ �������

PCM� ���� �����1200����� �� ������� ������ ���� ���� ��� �� ����� �� �� ������ ��

�� ����#�",, ������

������������� ��������������� � ��� � ������������� ����� ������������ ������

PCM���������*��� ���� ��(128kg)��� ����������� ����������������������(45kg)���

���������������� �� ����� �������������� ����� ���� ������ ����� ������� ����� ��

��������� �� ���&�������� ������#PCM � �������� ���� ����������������������$���

������ ��� ����� �%�� � ��� �� �� ����� ������ � ����� �� �� �����$� ��� �� �� %� ���� $����

�� ������� ��� �� ���������% ����� ����� ���������������� � ��������� �������� �� ���

&������ �������� ������������� � �����������

&"� ��� �

� ���� �� ��� ������ � ���� ����� ��� ��� �� ����� �� �� �� �� ���(4m×4m×2.5m)������

������������ ��������� ��� �����������

� �� ��� ���#� � ����#� ����� ����� ����(transient)���� ��� �������� � ��� �� ��

� ������������� ������ ������ ����� ���� ��������������� ����PCM� ��� ��� ��� ������

� ��������� ��������� ���� �� ������� ����� � �������� ������� ���� ��� ������ ���

Page 152: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

136

����� ���� ��� ����������Fluent 5.5��������������� ������ ����$PCM�%��������������

EHC�(effective heat capacity method)� ������������ ��� ����� ������ �� ���� ��� ���������

�� ������������

������� ����� ������ ��� �� ������ �� ���� ���� ������ �� ��� recyclable� ������

������������ ��� ����& ������ ����� ������ ���� � ������� ������ ������������� �����

22-24oC�� ����� ����� ������� �� ��������� ���� ��������������������� �� ��� ��� ����

��� � �� ��� ���� ����� ��� ���

� ������ ��������� ������� ������� ������ ���� ����������������� ���� ������� �

� ���������������� � �� ������ ������ ��������������� ���� � ���� �����PCM�����������

��� ����� ��� ���� ���������� ������������� ������

��� ������ ������ ����� �� ���� ��� � ��� ����������� � ��� �� ����� ��� ��� ����� �� ������

����������� �� ��� ����� ��������� ����� ������ ��������� ��������������� �������

��� ���� � �� ���������� ��� � ������ ���� � �� � ��������� �������� ���������� ��������

�� ������ ���� �� ��� ���� � ���� ����� ��� ��� �� ������������ � ���� �� ��� � ��� � ��� �� � �

����������!"������������������� ��� ����� � ����������� �����

����������� � ����������� ����� ��� �������� ��� �� ����� �� ��������

������ �������� �� ������ ���� ���� �� � ������������������������� ����� � ��� �����

����� ��������� ������ ��������� ��� ����� ��������� ����� ������ ��������� ������ ��

��� ������ � ��� � ����������� ������������PCM��

��� ���� �������� � ��������� �������� ��� ���������� ������ ��#PCM����� �

���� ���������� ���� ��������������� ��������� PCM������ ������������� ����������� ���

������� ����� �������� �� ������� ������������ ����� ���������������� � �������������������

�� ������ � ���� ��������������������������

�� ����� �������� � ��� ������� ���������������� ������ ��������� � �20cm� � � �

� �� ��� �����80cm� ����� � ����� � ���� ��� � ���� ������ ���� ���in-line� ����� ��� � ���

����������� �������� staggered���

������������������������ ����������� ��� ����������������� �� ���� � ������ ��

����� ��� � ���� � � �� � ��� ��� ����� � ������� ������ ��� �� ���� � ������ ��� � ���

������� � �� � ��� ����

� ��� ��� � �� ��� ������ �� ��� ������ ��� � � ��� �� �� ���� ��� ������ � �

�������� ���������������� �������

Page 153: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

137

6"����� ������

1. A.K. Athienitis, C. Liu, D. Hawes, D. Banu, D. Feldman, Investigation of the

thermal performance of a passive solar test-room with wall latent heat storage,

Building and Environment, 32, pp. 405-410, 1997.

2. N.K. Bansal and D. Buddhi, An analytical study of a latent heat storage system in

a cylinder, Energy Convers. Mgmt., Vol. 33, No. 4, pp. 235-242, 1991.

3. R. Boch, S. Dahary, A Phase Changing Material (PCM) Air Conditioning Unit

without a Compressor, Heat Transfer Laboratory, Department of Mechanical

Engineering, Ben-Gurion University, Final report 03-60, 2003.

4. H.S. Carslaw, J.C. Jaeger, Conduction of Heat in Solids, 2nd ed., Oxford

University Press: London, 1959.

5. J. Eftekhar, A. Haji-Sheikh, and D.Y.S. Lou, Transactions of the ASME, Journal

of Solar Energy Engineering, 106, 299, 1984.

6. M. Esen, Aydin Durmus, Ayla Durmus, (1998) Geometric design of solar aided

latent heat storage depending on various parameters and phase change materials,

Solar Energy, 62, pp. 19-28, 1997.

7. H.E.S. Fath, Assessment of solar thermal energy storage technologies, Renewable

Energy, 14, pp. 35-40, 1998.

8. K. Fieback, H. Gutberlet, The use of paraffin waxes in thermal energy storage

applications, Warmetechnik, 7, 1997.

9. S. Fukusako, M. Yamada, Melting heat transfer inside ducts and over external

bodies, Experimental Thermal and Fluid Science, 19, pp. 93-117, 1999.

10. M.M. Farid, F.A. Hamad and M. Abu-Arabi, Melting and solidification in multi-

dimensional geometry and presence of more than one interface, Energy Convers.

Mgmt., Vol. 39, No. 8, pp. 809-818, 1996.

11. M.M. Farid and A.K. Mohamed, Chemical Engineering Communication, 57, 297,

1987.

12. M.M. Farid and A. Kanzawa, Thermal Performance of a Heat Storage Module

Using PCM’s With Different Melting Temperatures: Mathematical Modeling,

Journal of Solar Energy Engineering, Vol. 111, pp. 152-157, 1989.

Page 154: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

138

13. A. Glaich, L. Finkelshtein, Experimental Investigation of Phase Change Material

In a Spherical and Cylindrical Enclosures, Heat Transfer Laboratory, Department

of Mechanical Engineering, Ben-Gurion University, Final report 03-65, 2003.

14. A. Goldenberg, B. Abramzon, G. Ziskind, V. Dubovsky, R. Letan, Temperature

moderation in an enclosed space by a portable PCM heat storage unit, Heat

Transfer 2002, Proceedings of the Twelfth International Heat Transfer

Conference, pp. 543-548.

15. S.M. Hasnain, Review on sustainable energy storage technologies, part I: Heat

storage materials and techniques, Energy Conversion and Management, 39, 1127-

1138, 1998.

16. J.P. Holman, Heat Transfer, Fifth Edition, McGraw-Hill Book Company.

17. A. Kurklu, Energy storage applications in greenhouses by means of phase change

materials (PCMs): a review, Renewable Energy, 13, pp. 89-103, 1998.

18. Y.B. Kang, Y.P. Zhang, Y. Jiang, Y.X. Zhu, A general model for analyzing the

thermal characteristics of a class of latent heat thermal energy storage system,

Journal of Solar Energy Engineering-Transactions of the ASME, 121, pp. 185-

193, 1999.

19. W.M. Kays, H.C. Perkins, Forced convection, internal flow in ducts, in : W.M.

Rohsenov, J.P. Hartnett, E.N. Ganic (Eds.), Handbook of Heat transfer

Fundamentals, McGraw-Hill, New York, 1966.

20. T. Lee, D.W. Hawes, D. Banu, D. Feldman, Control aspects of latent heat storage

and recovery in concrete, Solar Energy Materials and Solar Cells, 62, pp. 217-

237, 2000.

21. A.L. London and R.A. Seban, Rate of Ice Formation, Transactions of the

A.S.M.E., pp. 771-778, October, 1943.

22. M. Lacroix, Numerical simulation of a shell-and-tube latent heat thermal energy

storage unit, Solar Energy, Vol. 50, No. 4, pp. 357-367, 1993.

23. B.E. Launder, D.B. Spalding, The Numerical Computation of Turbulent Flow.

Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3: 269-289, 1974.

24. B.E. Launder, D.B. Spalding, Lectures in Mathematical Models of Turbulence.

Academic Press, London, England, 1972.

Page 155: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

139

25. J. Onishi, H. Soeda and M. Mizuno, Numerical study on a low energy architecture

based upon distributed heat storage system, Renewable Energy, 22, pp. 61-66,

2001.

26. Rubitherm GmbH.

27. S.D. Sharma, D. Buddhi, R.L. Sawhney, Accelerated thermal cycle test of latent

heat-storage materials, Solar Energy, 66, pp. 483-490, 1999.

28. E.M. Sparrow and G.T. Geiger, Melting in a horizontal tube with the solid either

constrained or free to fall under gravity, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 29, No.

7, pp. 1007-1019, 1986.

29. J.R. Turnpenny, D.W. Etheridge and D.A. Reay, Novel ventilation cooling system

for reducing air conditioning in buildings. Part I: testing and theoretical modeling,

Applied Thermal Engineering, 20, pp. 1019-1037, 1999.

30. R. Velraj, R.V. Seeniraj, B. Hafner, C. Faber, K.Schwarzer, Heat transfer

enhancement in a latent heat storage system, Solar Energy, 65, pp. 171-180, 1999.

31. R. Viskanta, Phase-Change Heat Transfer, in Solar Heat Storage: Latent Heat

Materials, Volume I: Background and Scientific Principles, Editor George A.

Lane, Ph.D., chap. 5, 1983.

32. S.M. Vakilaltojjar and W. Saman, Analysis and modeling of a phase change

storage system for air conditioning applications, Applied Thermal Engineering,

21, pp. 249-263, 2000.

33. M. Yamaha, A study on a heat exchanging ventilation system for residential

house using phase change material, IEA, ECES IA Annex 17, Advanced Thermal

Energy Storage Techniques - Feasibility Studies and Demonstration Projects

Planning Workshop, 5-6 April 2001, Lleida, Spain.

34. B. Zalba, J.M. Marin, L.F. Cabeza, H. Mehling, Review on thermal energy

storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications,

Applied Thermal Engineering, 23, pp. 251-283, 2003.

35. B. Zivkovic and I. Fujii, An analysis of isothermal phase change of phase change

material within rectangular and cylindrical containers, Solar Energy, Vol. 70, No.

1, pp. 51-61, 2000.

Page 156: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

140

����#��� ������� ������� ������ � ��� ������ �����

�������������������

��� ������� ����

PCM – RT 25

� l = 750kg/m3

� s = 800kg/m3

4hmelt = 206kJ/kg

Tmelt = 23oC

���������� �����

� ������� : l = 100cm

������� ���W = 20cm�

� ��������������� ���4L = 20 – 80cm��

� ������� ���d = 1.0 – 2.0cm��

� ������ � ������v = 1m/s; 3m/s��

# ���!�)����*in – line�*������

SSS pn ���

��� ��� � ��������#�nN���

S

W

S

WN

nn ��

��� ���� � ���������#�pN��

S

L

S

LN

pp

��

��

!�

�"�

W

#�

�"�

���

���

Page 157: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

141

������� � ���������#�N��

np NNN ���

���������� � ������������

#"# W = 20cm �d = 1.0cm S = 1.5d�

13)01.0(5.1

2.0�

��nN

)01.0(5.1 ��

�L

N p�

�� ��4L = 20; 40; 60; 80cm��

= 13, 26, 40, 53.pN

pn NNLN ��� )(

= 169, 338, 520, 689.)( LN ��

#"��W = 20cm �d = 2.0cm S = 1.5d�

6)02.0(5.1

2.0�

��nN

)02.0(5.1 ��

�L

N p

�� ��4L = 20; 40; 60; 80cm��

= 6, 13, 20, 26.pN

pn NNLN ��� )(

= 36, 78, 120, 156.)( LN ��

Page 158: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

142

�&������'��LvsN ��

� ����������

ldNA ���� ,�

������ � �����������N�

� ������ ���d�

� ������ ��l��

l = 100cm���

�"#�d = 1.0cm �4L = 20; 40; 60; 80cm�

)0.1()01.0( ���� ,NA�

A(4L) = 5.309; 10.619; 16.336; 21.646m2

�"��d = 2.0cm �4L = 20; 40; 60; 80cm�

)0.1()02.0( ���� ,NA�

A(4L) = 2.262; 4.901; 7.54; 9.802m2

���&����!��LvsA ��

% ���������PCM���!��

lldNM �,

����� 2

4�

��� �� ����PCM�(�� l = 750kg/m3���

�� � ������ ���#�PCM��� �����

Page 159: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

143

l = 100cm���

%"#�d = 1.0cm �4L = 20; 40; 60; 80cm�

)750()0.1()01.0(4

2 �����,

NM�

M(4L) = 9.955; 19.91; 30.631; 40.585kg

%"��d = 2.0cm �4L = 20; 40; 60; 80cm�

)750()0.1()02.0(4

2 �����,

NM�

M(4L) = 2.121; 4.595; 7.069; 9.189kg

���&����*��LvsM ��

� ����!�������� ������� ��������(h0)

������ �����Grimson��

3/1max0 Pr�$%

&'(

) ���

�n

duC

k

dh

��

��� �7.0Pr �����

dS

Suu

n

n

��� �max

�� ��in-line �dSS pn ��� 5.1��620.0;278.0 �� nC��

$%

&'(

)�

�� �

Km

W

d

uh

238.0

62.0

0 )(

)(2.12

Page 160: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

144

� �������������� �� ����������� ������� �������PCM������������������ ��������������

����� �� � ���������� � ����������� ��� ��������� ����� ������������� �����������������

0hU 0�

�"# d = 1.0cm �u� = 1.0; 2.0; 3.0m/s��

�"��d = 2.0cm �u� = 1.0; 2.0; 3.0m/s

���&����"���uvsh0

& � �������!�����

cairair Aum ��� � ���

� ��������� ���������������airm��

� ������� � �������u�

�� �������������������cA�

�� � ������air��

22.0)0.1()2.0( mlWAc ������

��������������#PCM� ����� ���� ��������� ��� ������������� ������� ������� �������

��������� ������� ����

airpair cmCC )(min ��� ��

airC

AUNTU

��

�� ���&����� ����#�1�

NTUe���11�

Page 161: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

145

23,

,,

��

ia

oaia

T

TT1

����� �����������NTU�

������ ��������iaT ,�

����������������� ��� �������oaT ,�

&"#�������� ��

� ���d = 1.0cm �4L = 20cm �u� = 3m/s��

'%���3/162.0

50 )7.0(

1057.1

)01.0()0.9(278.0

026.0

)01.0(�$%

&'(

)��

���

h

h0 5 140W/m2 K

!% )0.12.0()17.1()0.3( ����airm��

kg/s7.0�airm��

*% W/K71010107.0 0��airC�

"% )0.101.0()169( ���� ,A

A = 5.3m2�

-% 05.1710

3.51400

��NTU�

)% 05.11 ��� e1�

645.0�1�

Page 162: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

146

.% 645.023,

,, ��

��

ia

oaia

T

TT1�

/% )( ,, iaoa TfT ��

/�'%�d = 1.0cm �u� = 1.0; 2.0; 3.0m/s�

/�!%�d = 2.0cm �u� = 1.0; 2.0; 3.0m/s�

���&����-�'��iaoa TvscmLT ,, )20( ����

���&����-�!��iaoa TvscmLT ,, )80( ���

'�� ���������

][)()( ,, WTTcmq oaiaairp ���� ��

)( ,iaTfq ��

'"#�d = 1.0cm �u� = 1.0; 2.0; 3.0m/s�

'"��d = 2.0cm �u� = 1.0; 2.0; 3.0m/s�

���&����)�'��iaTvscmLq ,)20( ���

���&����)�!��iaTvsLq ,)80( ���

(�� ��� ��������

melthMQ ����

Page 163: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

147

� ���� �������melth��

)(NfQ ��

("#�d = 1.0cm�

("��d = 2.0cm�

���&����.��NvsQ

+������������� ��

q

Qt ��

t�� ������ ���][hr��

][3600

1hr

q

Qt ���

)( ,iaTft ���

+"#�d = 1.0cm �u� = 1m/s�

+"��d = 2.0cm �u� = 1m/s�

���&����/��iaTvst ,��

,����� ���������

�������� ��� �� ����� �������4m×4m×2.5m���������

Page 164: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

148

2405.244 mV �44��

������������������ ��� �����$0�t�%35oC������2 p.m.�

��� �������������������� �PCM ��������

�� ��l=1m�

�� ���W=20cm�

�� ���4L=80cm��

� ������ ���d=2cm�

� ������ �� ���������������� ���������#35oC��#25oC������ �Ta = 25oC�� ������

� ��� ��������������� ����

)2535()1010()17.1()40()( ���������� airproom TcVQ ��

][1073.4 5 JQroom 4��

,"#�����������������������35oC����2.00 p.m.����25oC�

�������� ��� �������������������������� ��25oC�� ���� ���� �1m/s�� ��421W���

��������� ����������������� ��� ���� ���� ���������������(�qin���

� ���������� ��� ������������ �����������������������u6 = 3m/s���

����������� ������������� ����

� � outinairroomp qqTcV

dt

d����� �

����qout�( ���������������

� � � � )( ,oaairpinairp TTcmqdt

dTcV �����$%

&'(

) ��� ���

�� ������� �����

]/[710)1010()7.0()( 0CWcmC airpair 0���� ��

����� �����������

Page 165: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

149

5.1710

)8.9()6.106(0 ��

��

�airC

AhNTU�

� ���&����� ������

771.011 5.1 ����� �� ee NTU1�

)1()23()()23(23 ,

, NTUoa

oa eTTTTT

TT ���������5�

�� 11

� � � �- .231)( ��������� � TeCqdt

dTcV NTU

airinairp��

� � � �- . � �airp

NTUairin cV

dt

TeCq

dT

���

����� � �231�

� ��������� ������

421�� inqa�

� � 64.5461 ���� �NTUair eCb�

� � 47268����airpcVd ��

23�� T��

���

� �� ����

��

0 0

1 t

dtdba

d

�����������������������- . d

dt

ba

d�

�� ��

�� ��������� �����

� �- . Ctd

bab

��������

���

��1

ln1

��

��������(t = 0)������������Ti = 35oC�����7i = Ti – 23���

� �- .ibab

C ������

���

��� ln1

Page 166: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

150

������� ���

� � � �� � ��

���

���

���$%

&'(

)�������$%

&'(

)���

��ba

ba

b

dbaba

b

dt i

i lnlnln�

����T = 25oC��

][1902.191)2325()64.546(421

)2335()64.546(421ln

64.546

47268st 0���

����

������

�$%

&'(

)��

��������� �������� ������ ��������min2.30�t��

,"�������������������������� ���!�������

��������������� ����������25oC��� ������� ���������������#�1m/s��������������� �

421W������������������� ����

��� ������PCM��������

)156()0.1()02.0(44

22 ���������,

�,

NldM�

M = 36.757kg

�� ��� �����

)206000()757.36( ����� meltstore hMQ�

Qstore = 7572kJ�

�������������� ���������#25oC� �����������

roomstore QQQ ���

)1073.4()1057.7( 56 4�4�Q�

Page 167: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

151

Q = 7097kJ

�� ��� �����������������������25oC�����8�

q

Qt ��

���������������� ���q��

]/[3.236)()( 0CWcAucmC airpcairpair ������� � ���

� ������������

][8.9)0.1()02.0()156( 2mldNA ��������� ,,�

����� �����������

21.2)3.236(

)8.9()4.53(0 ��

��

�airC

AhNTU

� ���&����� ������

89.011 )21.2()( ����� �� ee NTU1�

�������������� ��� �������

][2.23)2325()89.0()25()23( 0,,, CTTT iaiaoa ��������� 1�

���������� ����

][421)22.2325()34.236()( ,, WTTCq oaiaair 0�������

�� �����������������

][57.3)3600()421(

)10097,7( 3

.. hrt ss ��4

��

������������� �������5.34 p.m.��

Page 168: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

152

#� ��� �������

l=1 m

�-� #

.L [cm] d=1.0 cm d=2.0 cm

20 169 36

N 40 338 78

60 520 120

80 689 156

�-� �

.L [cm] d=1.0 cm d=2.0 cm

20 5.3 2.3

A [2m] 40 10.6 4.9

60 16.3 7.5

80 21.6 9.8

�-� %

.L [cm] d=1.0 cm d=2.0 cm

20 10.0 8.5

M [kg] 40 19.9 18.4

60 30.6 28.3

80 40.6 36.8

�-� �

�u [m/s] d=1.0 cm d=2.0 cm

0h 1 70.2 53.9

[CmW 02/ �] 2 107.9 82.9 3 138.7 106.6

.L=20cm

�u [m/s] d=1.0 cm

d=2.0 cm

A [2m] 5.3 2.3

1 0.2 0.2

m� [kg/s] 2 0.5 0.5

3 0.7 0.7

1 236.3 236.3 C

[W/C0] 2 472.7 472.7

3 709.0 709.0

1 1.6 0.5

NTU 2 1.2 0.4

3 1.0 0.3

1 0.79 0.41

. 2 0.70 0.33

3 0.65 0.29

.L=80 cm �u [m/s]

d=1.0 cm

d=2.0 cm

A [2m] 21.6 9.8

1 0.2 0.2

m� [kg/s] 2 0.5 0.5

3 0.7 0.7

1 236.3 236.3 C

[W/C0] 2 472.7 472.7

3 709.0 709.0

1 6.4 2.2

NTU 2 4.9 1.7

3 4.2 1.5

1 0.998 0.893

. 2 0.993 0.821

3 0.985 0.771

Page 169: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

15

3

�-�

&"#

9

L=

20

cm

�u [m/s

]

Ta,

i [C

]

d=1.

0 cm

d=2.

0 cm

23.5

23

.1

23.3

24 23

.2

23.6

24.5

23

.3

23.9

25 23

.4

24.2

1

26 23

.6

24.8

27 23

.8

25.4

28 24

.1

26.0

30 24

.5

27.1

23.5

23

.2

23.3

24 23

.3

23.7

24.5

23

.5

24.0

25 23

.6

24.3

T

a,o

[C]

2

26 23

.9

25.0

27 24

.2

25.7

28 24

.5

26.4

30 25

.1

27.7

23.5

23

.2

23.4

24 23

.4

23.7

24.5

23

.5

24.1

25 23

.7

24.4

3

26 24

.1

25.1

27 24

.4

25.8

28 24

.8

26.6

30 25

.5

28.0

�-�

&"�

9

L=

80

cm

�u [m/s

]

Ta,

i [C

]

d=1.

0 cm

d=2.

0 cm

23

.5

23.0

23

.1

24

23.0

23

.1

24

.5

23.0

23

.2

25

23.0

23

.2

1 26

23.0

23

.3

27

23.0

23

.4

28

23.0

23

.5

30

23.0

23

.7

23

.5

23.0

23

.1

24

23.0

23

.2

24

.5

23.0

23

.3

25

23.0

23

.4

2 26

23.0

23

.5

27

23.0

23

.7

28

23.0

23

.9

30

23.0

24

.3

23

.5

23.0

23

.1

24

23.0

23

.2

24

.5

23.0

23

.3

25

23.0

23

.5

3 26

23.0

23

.7

27

23.1

23

.9

28

23.1

24

.1

30

23.1

24

.6

�-�

'"#

9

L=

20

cm

�u [m/s

]

Ta,

i [C

]

d=1.

0 cm

d=2.

0 cm

23.5

93

.3

48.4

24 18

6.7

96

.9

24.5

28

0.0

14

5.3

25 37

3.4

19

3.8

1

26 56

0.0

29

0.6

27 74

6.7

38

7.5

28 93

3.4

48

4.4

30 13

06.7

67

8.2

23.5

16

5.4

78

.0

24 33

0.9

15

6.0

24.5

49

6.3

23

4.0

25 66

1.8

31

2.0

q [W

]

2 26

992.

7

468.

0

27 13

23.6

62

4.0

28 16

54.5

78

0.0

30 23

16.2

10

91.9

23.5

23

0.4

10

2.8

24 46

0.8

20

5.6

24.5

69

1.3

30

8.4

25 92

1.7

41

1.2

3

26 13

82.6

61

6.8

27 18

43.4

82

2.4

28 23

04.3

10

28.1

30 32

26.0

14

39.3

�-�

'"�

9

L=

/0

cm

�u [m/s

]

Ta,

i [C

]

d=1.

0 cm

d=2.

0 cm

23

.5

117.

9

105.

5

24

235.

8

211.

0

24

.5

353.

7

316.

5

25

471.

7

422.

0

1 26

707.

5

633.

0

27

943.

3

844.

1

28

1179

.1

1055

.1

30

1650

.8

1477

.1

23

.5

234.

7

194.

0

24

469.

4

388.

1

24

.5

704.

1

582.

1

25

938.

8

776.

2

2 26

1408

.2

1164

.3

27

1877

.6

1552

.3

28

2347

.0

1940

.4

30

3285

.7

2716

.6

23

.5

349.

2

273.

3

24

698.

4

546.

6

24

.5

1047

.5

820.

0

25

1396

.7

1093

.3

3 26

2095

.1

1639

.9

27

2793

.5

2186

.6

28

3491

.8

2733

.2

30

4888

.6

3826

.5

Page 170: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

154

�-� + 9L=20 cm

Ta,i [C] d=1.0 cm d=2.0 cm

23.5 6.1 10.0

24 3.1 5.0

24.5 2.0 3.3

.t [hr ] 25 1.5 2.5

26 1.0 1.7

27 0.8 1.3

28 0.6 1.0

30 0.4 0.7

�-� ( 9L=20 cm

N d=1.0 cm d=2.0 cm

36 1.75E+06

78 3.79E+06

120 5.82E+06

Q [J] 156 7.57E+06

169 2.05E+06

338 4.10E+06

520 6.31E+06

689 8.36E+06

Page 171: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

155

���

169

338

689

520

156

120

78

360

100

200

300

400

500

600

700

20 30 40 50 60 70 80

delta L, cm������� � ����������������

N���������� � ����������

d=1.0cm N

d=2.0cm N

��

���

5.3

10.6

16.3

21.6

2.3

4.97.5

9.8

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

20 30 40 50 60 70 80

delta L, cm � � ����������������

A[m

^2����� ����������

d=1.0 cm

d=2.0 cm

l =1

Page 172: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

156

���

10.0

19.9

30.6

40.6

8.5

18.4

28.3

36.8

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

20 30 40 50 60 70 80

delta L, cm��� � ����������������

M, k

g���� � �����P

CM��� ������

d=1.0cm

d=2.0cm

l =1 m

��

���

70.2

107.9

138.7

53.9

82.9

106.6

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

110.0

120.0

130.0

140.0

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

u(inf), m/s����������� ����

h0,

W/m

^2K���� �������� ��

d=1.0cm

d=2.0cm

Page 173: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

157

!����

23.0

23.5

24.0

24.5

25.0

25.5

26.0

26.5

27.0

27.5

28.0

23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30

Tai, C��� ����� �����

Tao

, C���������"������� "���� �����

d=1.0 cm;u(inf)=1 m/sd=1.0 cm;u(inf)=2 m/sd=1.0 cm;u(inf)=3 m/sd=2.0 cm;u(inf)=1 m/sd=2.0 cm;u(inf)=2 m/s

del L=20cm; l =1m

��

5.2��

23.0

23.2

23.4

23.6

23.8

24.0

24.2

24.4

24.6

23.5 24.5 25.5 26.5 27.5 28.5 29.5

Tai, C��� ����� �����

Tao

, C�����������"������� "���� �����

d=1.0 cm; u(inf)=1 m/s

d=1.0 cm; u(inf)=2 m/s

d=1.0 cm; u(inf)=3 m/s

d=2.0 cm; u(inf)=1 m/s

d=2.0 cm; u(inf)=2 m/s

d=2.0 cm; u(inf)=3 m/s

del L=80

Page 174: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

158

#����

0.0

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

2500.0

3000.0

3500.0

23.5 24.5 25.5 26.5 27.5 28.5 29.5

Tai, C��� ����� �����

q, W

�����������d=1.0 cm; u(inf)=1 m/s

d=1.0 cm; u(inf)=2 m/s

d=1.0 cm; u(inf)=3 m/s

d=2.0 cm; u(inf)=1 m/s

d=2.0 cm; u(inf)=2 m/s

d=2.0 cm; u(inf)=3 m/s

del L=20 cm l =1 m

��

#����

0.0

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

2500.0

3000.0

3500.0

4000.0

4500.0

5000.0

23.5 24.5 25.5 26.5 27.5 28.5 29.5

Tai, C��� ����� �����

q, W�����������d=1.0 cm; u(inf)=1 m/s

d=1.0 cm; u(inf)=2 m/s

d=1.0 cm; u(inf)=3 m/s

d=2.0 cm; u(inf)=1 m/s

d=2.0 cm; u(inf)=2 m/s

d=2.0 cm; u(inf)=3 m/s

del L=80

Page 175: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

159

-$��-

169

338

520

36

78

120

689

156

1.00E+06

2.00E+06

3.00E+06

4.00E+06

5.00E+06

6.00E+06

7.00E+06

8.00E+06

9.00E+06

30 80 130 180 230 280 330 380 430 480 530 580 630 680

N��������� � ���������

Q, J��� "��� ���� ���

d=1.0 cm

d=2.0 cm

l =1 m

-%��-

6.1

3.1

2.01.5

1.00.8 0.6 0.4

10.0

5.0

3.3

2.5

1.71.3 1.0

0.7

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30

Tai, C��� ����� �����

del

t, h

r��������� ������

d=1.0 cm;u(inf)=1 m/sd=2.0 cm;u(inf)=1 m/s

��

Page 176: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

160

����������!����������������������

$����������������� �� ��� ������'� �������A�%�

Page 177: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

161

Abstract

In this work a numerical study of cooling process in a real-size room

(4m×4m×2.5m), which is under temperature conditions typical for desert region in

summer, was carried out. Cooling was provided by units containing a phase change

material (PCM).

Two mechanisms of cooling have been investigated: free and forced convection.

Attention has been paid to the choice of optimum locations of heat storage units and

shape of cooling elements.

First, cooling by free convection and thermal radiation has been investigated. For

this purpose the following steps have been done: numerical modeling of the cooling

process in a small-scale model by means of heat storage units of various shape and

location, and numerical modeling of the cooling process for a real-size room. In the latter

case, a 24 hour process reflecting the typical desert temperatures was considered.

The results show that the heat storage unit makes it possible to obtain thermal

comfort, but for the given set of boundary conditions, there was a significant difference

between the heat received during the day and the heat rejected at night. Therefore, the use

of free convection for cooling this structure in the given temperature conditions and

physical properties of the PCM does not allow to make the work of the heat storage unit

continuous.

In order to solve this problem, a portable conditioner is suggested which is based

on PCM and has a fan. The fan is identical to that applied in a usual conditioner with a

Freon cycle. Since cooling is provided by a PCM, energy consumption of such

conditioner is low.

A model of the conditioner with cooling elements of various shapes has been

investigated: vertical plates 20cm in height, vertical plates 80cm in height, horizontal and

vertical square tubes with in-line arrangement, and horizontal square tubes with staggered

arrangement.

Three dimensional transient simulations have been performed for the temperature

fields in the room and PCM, pressure and velocity fields of air, heat transfer rates and

rates of phase change in the PCM. The basic conservation equations of continuity,

Page 178: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

162

momentum and energy were solved numerically by Fluent 5.5 software. The behavior of

the phase change material is given by means of the effective heat capacity (EHC) method

according to which the latent heat is substituted with the specific heat of the material as a

continuous function of the temperature.

In the calculations the following physical conditions were considered: a “hot”

case according to which the external temperatures on the ceiling, walls and floor were

high, and a “moderate” case, according to which the external temperatures on the ceiling,

walls and floor were lower.

The PCM which was modeled in the work is paraffin wax, which is non-toxic,

recyclable, chemically inert, does not cause corrosion and can withstand an unlimited

number of cycles. The melting temperature of the wax is about 22-24oC. Hence, in a

desert climate it can melt during daytime, while the nights are cool enough to make its

solidification possible.

The results are presented in the form of graphs for temperature evolution inside

the room and heat transfer rates. Also, temperature and velocity fields are given for

various time instants. The results show that effective cooling by the proposed unit is

feasible.

Page 179: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

163

�BEN-GURION UNIVERSITY OF THE NEGEV�

FACULTY OF ENGINEERING SCIENCES DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING�

�����

COOLING OF STRUCTURES BY A PHASE-CHANGE MATERIAL (PCM) IN NATURAL AND FORCED CONVECTION

Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the M.Sc. Degree �

��

BY: Sergey MOZHEVELOV��

SUPERVISORS: Prof. Ruth LETAN� Dr. Gennady ZISKIND

���������

MARCH 2004�

Page 180: PCM...", ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) ˝ ˛2.33 ˘ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM# ˝ ˙ ˛2.34 ˘"! ˛(Vakilaltojjar and Saman, 2000) PCM ˚ ˘ HTF ˝ ˙ ˝ PCM ˚ ˝ ˙ ˛2.35 ˘"! ˛(Vakilaltojjar

164

�BEN-GURION UNIVERSITY OF THE NEGEV

FACULTY OF ENGINEERING SCIENCES DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING�

��

�����

COOLING OF STRUCTURES BY A PHASE-CHANGE MATERIAL (PCM) IN NATURAL AND FORCED CONVECTION

���

�Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for

the M.Sc. Degree ��

���

BY: Sergey MOZHEVELOV�

���

���

MARCH 2004�