1-D TRANSIENT HEAT TRANSFER MODEL OF SOLIDIFICATION OF PHASE CHANGE MATERIALS WITH LONGITUDINAL FINS

Abstract

At present, energy storage systems and cooling systems using phase change materials (PCMs) as energy storage are popular to use in industrial, greenhouse include build the house. But PCMs must be selected with properties to proper application. Therefore, in this thesis, a 1D heat transfer model of PCMs with longitudinal fins has been studied to determine the heat transfer performance of PCMs. It uses the principles of thermodynamics and the Stefan’s transient 1D heat transfer equation to crate an ordinary differential equation. In addition, analytical methods are used to find answers. Leads to programming in Microsoft excel. This thesis has been studied 5 PCMs are paraffin, salt hydrate, erythritol, lauric acid and palmitic acid. The results are salt hydrate were fastest solidified in 5 PCMs. In addition, influence of parameters to solidification, temperature distribution including the heat transfer are studied.

ในปัจจุบันระบบจัดเก็บพลังงานและระบบระบายความร้อนโดยมีวัสดุเปลี่ยนสถานะ (พีซีเอ็ม) เป็นตัวกักเก็บพลังงานถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ไม่ว่าจะเป็นในโรงงานอุตสาหกรรม โรงเรือน การสร้างบ้าน รวมไปถึงการสร้างอาคารต่าง ๆ แต่การเลือกใช้งานพีซีเอ็มจำเป็นต้องเลือกใช้ให้มีคุณสมบัติเหมาะสมกับการใช้งานนั้น ๆ ดังนั้นในวิทยานิพนธ์เล่มนี้จึงได้ศึกษาแบบจำลองการถ่ายโอนความร้อน 1 มิติของพีซีเอ็มที่มีครีบตามแนวยาวเพื่อศึกษาหาสมรรถนะการถ่ายโอนความร้อนของพีซีเอ็ม โดยใช้หลักอุณหพลศาสตร์ และใช้สมการการถ่ายโอนความร้อน 1 มิติของ Stefan เพื่อสร้างสมการอนุพันธ์สามัญ นอกจากนี้ยังใช้วิธีการเชิงวิเคราะห์ในการหาคำตอบ นำไปสู่การเขียนโปรแกรม Microsoft excel โดยจะวิเคราะห์การแข็งตัวของพีซีเอ็ม 5 ชนิดคือ พาราฟิน เกลือไฮเดรต อีริทริทอล กรดลอริกและกรดปาลมิติก ผลลัพธ์คือ เกลือไฮเดรตสามารถแข็งตัวได้เร็วที่สุดในบรรดาพีซีเอ็มทั้ง 5 ชนิด นอกจากนี้ยังศึกษาถึงอิทธิพลของตัวแปรต่าง ๆ ที่มีผลต่อการแข็งตัว การกระจายอุณหภูมิ รวมไปถึงปริมาณการถ่ายโอนความร้อนด้วย