Numerical Study on Enhanced Heat Conduction of Phase-Change Thermal Energy Storage Devices in The Presence of Natural Convection

자연대류 영향을 고려한 상변화 열에너지 저장장치의 열전도향상에 관한 수치적 연구

Numerical inverstigation of heat transfer in phase-change energy storage devices was performed in order to aid In the design process for a finned Phase-Change Material( PCM). A simplified model based on a quasi-linear, transient, thin fin equation, which predicts the fraction of melted phase-change material, and the shape of liquid-solid interface as a function of time, is used. The model is solved by using Finite Volume Method(FVM), and the numerical results have showed good agreement with experimental data.

상변화 에너지 저장장치는 변동하는 액체-고체 상접합면과 자연대류의 존재에 기인한 비선형성 때문에 해석적으로 분석하기가 어렵다. 핀(fin) 형태의 상변화 에너지 저장장치를 준선형화 시켜 열전달을 수치적으로 해석하여 실험 데이타와 비교 검증하였다. 대칭형 수평 핀에 대하여 준선형, 비정상의 얇은 2차원적 모델을 세우고 유한체적방법(FVM)에 의해 시간의 함수로 융해된 상변화물질의 비율과 액체-고체 상접합면의 형상을 예측하였다. 유한체적방법(FVM)에 의한 결과는 실험결과와 비교적 잘 일치하였다. 벽과 융해점 사이의 온도차가 클수록 융해된 상변화물질의 비율은 증가하였으며 대류항을 포함하는 경우가 없는 경우보다 실험결과에 더 가까운 해를 얻을 수 있었다.