Heat transfer characteristics of low temperature latent heat storage systems have been examined for the circular finned and unfinned tubes using Na$_2$B$_4$O$\_$7/10H$_2$O as a phase change material. In order to reduce the supercooling of PCM, 3 wt% of Na$_2$B$_4$O$\_$7/10H$_2$O was added as the nucleating agent and 2.2 wt% of acrylic acid sodium sulfate was used as the thickener. The heat storage vessel has dimension of 530 mm height, 74 mm 1.D. and inner heat transfer tube is 480 mm height and 13.5 mm O.D. Water was employed as the heat transfer fluid. During the heat recovery experiment, the heat recovery rate was affected by the flow rates and inlet temperature of heat transfer fluid. The enhancement of heat transfer by fins over the unfinned tube system was found to be negligible in the thin finned tube systems, whereas the heat transfer coefficient in the thick finned tube system is approximately 60% higher than that in the unfinned lobe system. The experimentally determined heat transfer coefficient for the unfinned tube and thick finned tube systems are 150-260 W/㎡$^{\circ}C$ and 230-530 W/㎡$^{\circ}C$, respectively. The fin efficiency based on the heat transfer coefficient and area increased by fins was found to be 0.05 and 0.26 for the thin and the thick finned tube systems.
Recently, environmental concerns and issues have become great concerns for the public. Therefore, this study is conducted with the objective of preventing energy depletion and $CO_2$ emission. PCM (Phase Change Materials) having latent heat characteristic is mixed in mortar to find a proper mix proportion. Also, the mortar properties and performances as well as a melting point of PCM when applied to air conditioning and heating conditions in at building environments were obtained by performing experiments. Also, latent heat and heat transfer characteristics were obtained from experiments by test of thermal performance to formulate temperature gradient about amount of heat transfer of PCM content using the Fourier's thermal equation. The study results can be used in the application of PCM in buildings and expected effect of air conditioning and heating energy.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.16
no.6
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pp.499-505
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2004
The objective of this study is to investigate the effect of supercooling repression on the TMA clathrate by adding ethylene glycol. For this purpose, phase change temperature, supercooling, specific heat, latent heat and rate of volume change were measured and evaluated experimentally for heat source temperatures of -6$^{\circ}C$, -7$^{\circ}C$, -8$^{\circ}C$. The results show that supercooling was decreased. Thus the experimental results are expected to be used for the increase of coefficient of performance of low temperature thermal storage system in the building.
Phase change materials based on ultra high molecular weight of polyethylene (UHMWPE) blended with paraffin wax (mp $65^{\circ}C$) were studied in this paper. In addition, this paper reviews recent studies on the preparation of shape stabilized phase change materials (SSPCM), such as SSPCM from UHMWPE and paraffin wax (mp $65^{\circ}C$), their basic properties and possible applications to latent heat storage. The preparation method was an absorption method. Also, SSPCM composites were prepared by using a hot press at $200^{\circ}C$ for 10 min. The analysis for the shape ability of SSPCM to improve heat efficiency was measured by FTIR, SEM, DSC, XRD, and ARES. UHMWPE composites with 30 wt% paraffin wax (mp $65^{\circ}C$) demonstrated less deterioration of physical property and effective thermal property compared with other conditions. As a result, these SSPCMs could be used for the heat storage and release materials for various products.
An experimental study was carried out to investigate the performance of a latent heat storage system using paraffin wax as the phase change material. A thermosyphon was employed to transfer heat from the hot ethylene glycol flowing across the evaporator section of the thermosyphon into the wax. In order to increase the effective thermal conductivity of wax, layers of copper wire mesh were immersed in the wax. Experiments were run for volume ratios of 2%, 3%, and 4%, varying mass flow rate of ethylene glycol in each case. Some of the important results are as follows : (1) The wire mesh enhanced the conductive hea transfer and thus, helped even out the temperature distribution in the wax : (2) The increase of the number of layers of wire mesh increased the conduction. However, it also resulted in increasing the resistance to the convective motion of liquefied wax : and (3) There is an optimal number of layers of wire mesh, maximizing the performance of the storage system, which occurred at a volume ratio of $3{\sim}4%$ in the present study.
In this study, the basic data which were required for development of LHSS(latent heat storage system) were experimentally obtained. Experiments were carried out under the following conditions. The initial temperatures of P.C.M. which were used by parameter is $5^{\circ}C,\;9^{\circ}C$ and $14^{\circ}C$. The conditions of working fluid are $-6^{\circ}C,\;-4^{\circ}C$, and $65{\ell}$/min.. The pure water of which the freezing point is $0^{\circ}C$ was filled in the system, and the Ethylene glycol(brine) was circulated through the 10 vertical tubes as a secondary fluid in order to cool the P.C.M. down. The inlet temperature of the secondary fluid and the initial temperature of the water were varied to investigate the effects of the important design parameters. The phenomenons of temperature conversion of P.C.M. were appeared for the conductive heat transfer and free convective heat transfer by buoyancy force in this storage unit system. In order to find the effective water circulation path, we obtained P.CM. temperature distributions of 5 parts in the storage tank during freezing process.
Kim, Y.K.;Kim, D.C.;Kim, I.G.;Choi, K.K.;Yim, C.S.
Solar Energy
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v.19
no.1
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pp.19-27
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1999
In this study, basic design data which were required for development of highly efficient ice storage system with low temperature latent heat were experimentally obtained. The ice storage system considered in this study was the one that has been widely used in the developed country and called the ice-on-coil type. Using the system, the ice storage performance for various design parameters which were the flow direction and the inlet temperature of the secondary fluid was tested. In addition, the clockwise variation of the heat transfer characteristics of the PCM in the ice storage tank were investigated. During the melting processes in the ice storage tank with several vertical tubes, decrease of the solid-liquid interface area, which was the heat transfer area, between the floating ice and the water made the decreasing rate of IPF less. Also, the total melting energy for the upward flow of the secondary fluid was higher than that for the downward flow during the melting process, but this trend did not appear if the initial temperature of the PCM was $4^{\circ}C$. The average ice recovery efficiency for the upward flow of the secondary fluid was higher than that for the downward flow.
Kim, Jhongkwon;Park, Hyunjun;Bae, Junhyuk;Jeong, Sangkwon;Chang, Daejun
Progress in Superconductivity and Cryogenics
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v.21
no.1
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pp.40-44
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2019
This study investigates mixtures of water and cryoprotectant agents (CPAs) to store high-grade cold energy. Although water is an ideal material for a cold thermal storage (CTS) due to its high specific heat, undesirable volume expansion may cause structural stresses during freezing. The volume expansion can be alleviated by adding the CPAs to water. However, the CPA aqueous solutions not only have different thermal properties but also transit to amorphous state different from pure water. Therefore, these characteristics should be considered when using them as material of the CTS. In experiments, glycerol and dimethyl sulfoxide (DMSO) are selected as the candidate CPA. The volume expansion of the solution is measured by an in-situ strain gauge in low temperature region. The specific heat capacity of the solution is also measured by differential scanning calorimetry (DSC). Both the amount of volume expansion and the specific heat capacity of the CPA aqueous solution decrease in the case of higher concentration of CPA. These characteristics should be contemplated to select optimal aqueous solution for CTS for liquid air energy storage system (LAES). The CPA solutions have advantages of having wide temperature range to utilize the latent heat of water and higher sensible heat of the CPA. The CPA solutions which can satisfy the allowable stress of the structure are determined. Consequently, among the CPA solutions investigated, DMSO 20% w/w solution is the most suitable for the CTS.
Sodium pyrophosphate that melting point is $79-80^{\circ}C$ have been Studied on heat storage and heat discharge. In heat storage process, sodium pyrophosphate was kept up initial temperature $50^{\circ}C,\;60^{\circ}C,\;70^{\circ}C$ which melt by heated water at temperature $85^{\circ}C,\;90^{\circ}C,\;95^{\circ}C$. In heat discharge process, initial temperature of sodium pyrophosphate was maintained at temperature $85^{\circ}C,\;90^{\circ}C,\;95^{\circ}C$ which varied cooling temperature $50^{\circ}C,\;60^{\circ}C,\;70^{\circ}C$. The experiment has been reached conclusions as follows. 1) Heat transfer properties of phase change material is controlled by conduction during heating and cooling process. 2) The temperature increased rapidly at initial stage and transient region increase slowly because of characteristic of latent heat. 3) The lower cooling water temperature is the less the time that get to thermal equivalent state take during discharge process. 4) The higher cooling water temperature is the less temperature difference between top and bottom in P.C.M during discharge process.
Polystyrene (PS) particles containing the phase change material (PCM) were synthesized by miniemulsion polymerization. The polymer particles prepared with different parameters were investigated in terms of average particle size, particle distribution, and latent heat storage of encapsulated paraffin wax (PW) as PCM. The morphology and particle features of PS particles were analyzed by scanning electron microscope and particle size analyzer, respectively. As a result, the diameters of PS particles were adjusted with manufacturing conditions. The stable and spherical PS particles of nanosize were obtained by miniemulsion polymerization, which could be attributed to the prevention of Ostwald ripening by cosurfactant. Thermal properties of PS particle containing PCM were studied by differential scanning calorimetry. From DSC freeze-thaw cycle, PCM coated with PS exhibited the thermal energy storage and release behaviors, and the latent heat was found to be a maximum 145 J/g. It was noted that PS particles containing PCM showed a good potential as a thermal energy storage medium.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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