Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권2호
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pp.268-275
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2008
The shape and array of ice capsules are very important factors in ice thermal storage system because the heat transfer rate of the system strongly depends upon them. In this paper, a new type of ice capsule composed of bar and ring module is proposed to increase the efficiency of the ice thermal storage system. To investigate the heat transfer rate of the proposed ice capsule, numerical analysis of the incompressible Navier-Stokes equations is performed to compare the proposed bar and ring system with the conventional ice capsules. It is shown that the ice capsule composed of bar and ring has a higher heat transfer rate and a low outlet temperature than the conventional ice capsules for various packing ratios and entrance velocities. Furthermore, it is found that the optimal entrance velocity exists between 0.005 m/s and 0.007 m/s from the present numerical analysis.
This paper presents an anlaysis on the thermodynamic performance of ice storage system. The primary interest in this work is the exergetic efficiency of the system. The ice storage system considered here is the capsule type system with the waste plastic bottle being used as a capsule. To examine the characteristics of irreversibility production and exergetic efficiency in detail the ice storage system to be analyzed has been separated from the refrigerator in this analysis. The analysis is based on the lumped model with 3 uniform temperatures. The results indicate that 3 dimensionless parameters can describe the exergetic efficiency of the system, from which the characteristics of irreversibilities and the ranges of these parameters to ensure the reasonable performance of the system can be found. Experiments also have been performed to demonstrate the feasibility of such a system. This analysis only shows the performance of ice storage side, with the refrigeration side excluded. However, the results can be interpreted as a total performance if the refrigerator coupled with the ice storage system operatres reversibly.
A numerical study is made on the melting process of an unconstrained ice inside an isothermal ice-ball capsule. The unmelted ice core is continuously ascending on account of buoyancy forces. Such a buoyancy-assisted melting is commonly characterized by the existence of a thin liquid film above the ice core. The present study is motivated to present a full-equation-based analysis of the influences of the initial subcooling and the natural convection on the fluid flow associated with the buoyancy-assisted melting. In the light of the solution strategy, the present study is substantially distinguished from the existing works in that the complete set of governing equations in both the melted and unmelted regions are resolved in one domain. Numerical results are obtained by varying the wall temperature and initial temperature. The present results reported the transition of the flow pattern in a spherical capsule, as the wall temperature was increased over the density inversion point. In addition, time wise variation of the shapes for the liquid film and the lower ice surface, the time rate of change in the melt volume fraction and the melting distance at symmetric line is analyzed and is presented.
The decrease of summer peak electric load of our country is very important. The government is arranging a lot of support policies and statutes. etc. to decrease of peak electric load. And ice storage system is known as one of the alternatives. The purpose of this study is to collect basic data for operating characteristics to plan the most suitable operation of capsule-type ice storage system. The storaging tank is designed to take charge 40% of total cooling load in building, In operation condition the storage tank took charge 50%. Coefficient Of Performance of daily screw refrigerator is around 4.
빙축열의 문제점인 물의 과냉각을 억제 또는 제거하기 위하여 고흡수성 고분자를 조핵제로 사용하는 방법이 고안되었다. 축열재인 물을 $25^{\circ}C$에서 $-12^{\circ}C$로 냉각시킨 결과 순수한 물의 경우 샘플중 25%의 샘플은 전혀 결빙되지 않았으며 나머지 얼음이 생성된 샘플의 경우도 평균 $9.8^{\circ}C$의 과냉각을 보인 반면, 조핵제가 첨가된 경우 35%가 전혀 과냉각을 보이지 않았으며 과냉각이 일어난 샘플의 평균과 냉각온도 역시 현저히 감소되었다. 0.5wt%의 고흡수성 고분자가 첨가된 축열재를 사용하여 캡슐타입으로 제작한 축열조에서 열전달 실험을 실시한 결과 과냉각은 전혀 관찰되지 않았으며 이로 인하여 순수물을 축열재로 사용하는 경우보다 축열속도가 증가하였다. 이상의 결과로부터 고흡수성 고분자가 빙축열 시스템의 조핵제로 사용될 수 있음을 확인하였다.
The present study describes a one-dimensional modeling of encapsulated ice storage tanks. The thermal transmittance of capsules in this model uses the results from the Arnold's experimental $study^{(2-3)}$.In this model, ice storage tank is partitioned by several control volumes for the analysis, each having same number of capsules. The model is validated by the comparison of the measured data from an ice storage tank installed at a building with the capacity of 1200 ton-hrs and the simulated results with the same inlet brine temperature conditions into the tank.
Ice formation in a horizontal circular cylinder has been studied numerically. From the numerical analysis results, it was found that there were three types of freezing pattern and that freezing phenomenon was affected largely by density inversion and cooling rate. The type of freezing pattern largely depends on the secondary flow which is generated by density inversion. When supercooling energy is released before the development of the secondary flow, the annular ice layer grows. If the energy is released when the secondary flow is considerably developed and the supercooled region is removed to the upper half part of the cylinder, an asymmetric ice layer grows. And if the energy is released after perfect development of the secondary flow, instantaneous dendritic ice formation over the full region occurs. Furthermore, this secondary flow was found to have an effect on heat transfer characteristics. The heat transfer rate becomes small at the instant when the secondary flow is generated, but becomes large with the development of the flow. It's concluded that for the facilitation of heat transfer it is desirable to keep water in liquid phase until the secondary flow is perfectly developed. This study gave an instruction of performance improvement of capsule type ice storage tank.
In a supercooled or capsule type ice storage system, aqueous solution (or water) may have trouble with non-uniform dissolution though the system contributes to the simplicity of system and ecological improvement. The non-uniform dissolution increases the instability of the system because it may cause an ice blockage in pipe or cooling part. In order to observe the supercooled state, a cooling experiment was performed with pressurization to an ethylene glycol(EG) 3 mass% solution in stationary state. Also, the effect of the pressurization from 101 to 505 kPa to the dissolution of supercooled aqueous solution was measured with the dissolution time of the supercooled aqueous solution at a fixed cooling rate of brine. At results, the dissolution of supercooled point decreased as the pressure of the aqueous solution in the vessel increased. Moreover, the dissolution point increased as the heat flux for cooling increased.
The present work was performed to axially and radially investigate the local cold storage performance in the cylindrical tank with the spherical capsules inserted n-Tetradecane as a new cold storage material. The local cold storage performance of the capsules in the tank was experimentally investigated for the inlet temperature of -7, -5, -3, 0.deg. C, for the flow rate of 0.95, 1.89, 2.84, 6.00 l/min, and for the diameter ratio of 4.9, 9.0, 13.1. The local cold storage performance in the case of using water applied for the commercial ice-ball system was axially investigated by changing the flow rate only with the inlet temperature of -7.deg. C and the diameter ratio of 9.0 in order to compare with the performance in the case of using n-Tetradecane. For the case of using n-Tetradecane, the difference of cold storage period between the first and the seventh story was increased as the inlet temperature was increased and the flow rate was decreased. The capsules at the center of the tank showed the supercooling and the increased cold storage period compared with the capsules at the wall of the tank due to the small porosity and insufficient cold storage performance at the center of the tank as the diameter ratio is increased. The case using water showed worse cold storage performance due to comparatively large supercooling than the case using n-Tetradecane.
연구목적: 본 연구에서는 콘크리트 포장의 온도피해를 줄이기 위해 상변화에너지가 큰 PCM을 콘크리트에 혼입하고 이에 따른 성능테스트를 진행하였다. 연구방법:저온 및 고온에 대한 온도피해를 감소시키기 위해 4.5℃와 44℃의 상변화 온도를 가지는 캡슐형 PCM을 10%, 30%, 50% 치환하여 콘크리트에 혼입하였으며 열전대와 변온챔버를 활용하여 열성능 실험과 압축강도 실험을 진행하였다. 연구결과: 열성능 실험 결과 PCM의 혼입은 최대 25%이상의 온도저항성을 향상시키는 것으로 나타났으며 다량 치환시 높은 비열로 모든 온도에서 열저항성을 높이는 것으로 나타났다. 압축강도 실험 결과 30%이상의 치환은 압축강도를 저하시키는 결과를 나타냈으며 PCM의 상변화온도를 기준으로 큰 강도차이를 나타냈다. 결론: PCM의 혼입은 콘크리트의 열성능을 증가시키는 것으로 나타냈으며 PCM의 상변화온도 부근에서 가장 큰 열성능 증가폭을 나타냈다. 또한 가장 높은 치환율인 50% 치환에서 10%~20%의 작은 강도저하가 발생하였으므로 사용성에 큰 문제가 없을 것으로 판단되며 열성능 향상을 위해 추가적인 PCM 투입이 가능할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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