A study of heat transfer with Phase Change Material in heat storage system - Inward freezing in the vertical cylinder -

상변화물질을 이용한 축열조에서 열전달현상에 관한 연구 - 수직원통관 내에서 응고 열전달 -

This study investigated heat transfer phenomena during the freezing of an initially superheated or non-superheated liquid in a cooled cylinder tube. Numerical and experimental method were performed to obtatin the temperature and velocity distribution, the shape of interface. Natural convection effects in the superheated liquid were confined and moderated a short freezing time. After natural convection ceases, heat conduction dominated in the whole paraffin, so Crystal and much-zone were found out in PCM. Initial superheating of liquid tended to morderatly diminish the frozen layer thickness at short freezing times but little effect on the these quantities at longer times. On the amount of frozen mass, Iintial liquid superheating is less affected than tube wall subcooling.

본 연구는 용융된 파라핀을 채운 수직원관 내의 상변화물질의 초기온도와 수직원관의 벽면온도를 변화시켰을때 관 내에서 일어나는 열전달현상을 다루었다. 자연대류의 효과는 초기과열된 액상영역 내에서 응고초기 짧은 시간에 걸쳐 일어났고, 그 후 전도열전달이 paraffin 전 영역을 지배하였다. 실험에서 관찰한 응고 형태는 상부표면에서 밀도 증가에 의한 수축공간이 발생하였으며, 그 공간의 크기는 냉각이 진행됨에 따라 증가하였다. 자연대류가 끝나자. 상경계면 상에서 수지상 결정과 mush-zone이 발견되었다. 액상 paraffin의 초기과열은 실험 전반부의 응고질량과 응고두께를 감소시키는 경향을 보였으며, 초기액상과열도와 벽면 과냉도가 큰 경우에 크게 나타났다.