İçerisinde faz değiştiren madde bulunan kademeli olarak değişen kapalı hacimde erime prosesine etki eden parametrelerin sayısal analizi

Enerji depolama konusu son yıllarda büyük önem kazanmıştır. Çünkü enerji depolama ısı ve elektriğin depolanması için enerji verimliliğini, enerji sürekliliğini ve enerji güvenliğini etkileyen en önemli parametredir. Ülkemizin enerji alanında dışa bağımlılığı yüksek seviyede olduğu için, elde edilen enerjinin depolanması önemlidir. Kapalı hacimlerde farklı sıcaklık sınır şartlarına sahip sistemler için, Faz Değiştiren Madde (FDM) kullanılmak suretiyle, enerjinin depolanması soğutma sistemleri, ısıtma sistemleri, ısı değiştiricileri, güneş enerji sistemleri gibi birçok mühendislik uygulamalarında görülmektedir. FDM'nin erime ve katılaşma hızının kontrolü enerji verimliliği açısından incelenmeye değer bir parametredir. Bu tez çalışmasında, mühendislik alanında önemli bir akış modeli olan kademeli basamak akışı içeren FDM ile dolu kapalı bir hacimde erime problemi teorik olarak incelenecektir. Mühendislik uygulamalarında sıklıkla karşılaşılan ve akışı etkileyen keskin kenarlı geometrilerin sayısal olarak incelenmesi ve akış ayrılmasından kaynaklı enerji kayıplarının tespit edilmesi üzerine bir araştırma yapılmıştır. Çalışma, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) paket programında modellenmiş ve sonuçları incelenmiştir. Çalışmanın temel hedefi keskin köşelerin akım çizgili hale getirilerek (streamlined), yeni geometrinin erime hızı üzerindeki etkilerini incelemektir. Bu çalışma, iki farklı fiziksel modelin üç farklı boyutu için farklı sıcaklık sınır şartları üzerinden yürütülmüştür. Fiziksel modelde kullanılan L/H oranları 0.5 ≤ L/H ≤ 2 ve sıcaklık farkı değerleri ise 40 °C ≤ ∆T ≤ 60 °C aralığındadır. FDM olarak paraffin kullanılmıştır ve bu paraffin kademeli olarak değişen cidarlı kapalı hacim içerisinde erime gerçekleştirmektedir. Kademeli basamak akışının alt-üst duvarları yalıtımlı kabul edilmekte ve çalışmalar zamana bağlı olarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, akım çizgili hale getirilen fiziksel modelin keskin köşeli modele göre FDM ile ısı enerjisi depolama konusunda ve erime hızının kontrolü açısından ilave enerji gerektirmeksizin bazı avantajlar sağlayabileceğini ortaya koymaktadır. Özellikle erime ve katılaşma kabı tasarımı açısından bu çalışma önem taşımaktadır.