A Study on Comparison of Heat Transfer Characteristic and Heat Storage Capability of $C_{28}H_{58}$ and $Na_4P_2O_7{\cdot}10H_2O$

$C_{28}H_{58}$과 $Na_4P_2O_7{\cdot}10H_2O$의 전열특성 및 축열성능 비교에 관한 연구

Heat transfer phenomena and temperature characteristics in heat storage and release process in the heat storage system using PCM(Phase Change material) were studied experimentally. The melting points of Octacosane paraffin($C_{28}H_{58}$) and sodium pyrophosphate decahydrate ($Na_4P_2O_7{\cdot}10H_2O$) used for phase change materials are $62^{\circ}C$ and $79^{\circ}C$ respectively. Experiments were performed in order to investigate temperature distributions, the heat storage quantity and the release quantity on octacosane paraffin and sodium pyrophosphate decahydrate for heat storage and release in the heat storage system. Furthermore the comparison of these characteristics between paraffin and $Na_4P_2O_7{\cdot}10H_2O$ were evaluated. In case of the paraffin, temperature slowly increased at early heat storage process by natural convection, while temperature of $Na_4P_2O_7{\cdot}10H_2O$ rapidly increased the dominant role played by conduction at early heat storage processing Also, during the heat storage and release process in case of the paraffin, it was observed that the variation of temperature of the neighborhood of wall and center in the top and bottom of the tube exhibited a great difference, however in $Na_4P_2O_7{\cdot}10H_2O$, it was observed that the variation of temperature exhibited a little difference. And heat storage quantity of each PCM of identity mass in heat storage process was shown that $Na_4P_2O_7{\cdot}10H_2O$ exhibited more by 16 percents than paraffin.

본 연구는 상변화물질로써 용융점온도가 $62^{\circ}C$인 파라핀($C_{28}H_{58}$)과 용융점온도가 $79^{\circ}C$인 피로인산나트륨($Na_4P_2O_7{\cdot}10H_2O$)을 사용하여 축열 및 방열과정 시 잠열축열조내에서 각 상변화물질의 시간경과에 따른 온도특성 및 열전달현상을 실험적으로 규명한 것으로 각 상변화물질의 온도분포와 축열량 및 방열량을 계산하고 이를 비교, 검토한 것이다. 파라핀의 경우 축열과정초기에 자연대류 열전달현상으로 인하여 온도가 서서히 증가하는 반면 피로인산나트륨의 경우는 전도 열전달 현상의 지배적인 영향으로 인하여 축열과정 초기에 온도가 급격히 증가하는 형태로 나타났다. 또한 축열 및 방열과정 시 파라핀의 경우 tube의 상하부벽면에서의 온도변화와 중심부의 온도변화가 큰 차이를 보였으나 피로인산나트륨의 경우 tube의 상하부 벽면에서의 온도와 중심부에서의 온도는 큰 차이를 나타내지 않았다. 그리고 축열과정 시 동일질량에 대한 각 상변화물질의 축열량은 파라핀보다 피로인산나트륨이 약 16%정도 많은 것으로 나타났다.