Enerji depolama teknolojileri, enerji kaynaklarının verimli kullanımı ve sürdürülebilirlik açısından giderek daha önemli hale gelmektedir. Bu bağlamda, faz değişim malzemeleri (FDM'ler), yüksek enerji yoğunlukları ve sabit sıcaklıklarda enerji depolama kapasiteleriyle öne çıkmaktadır. FDM’lerin düşük ısıl iletkenlikleri, bu malzemelerin pratik uygulamalarda ve ticari kullanımlarda karşılaştığı en büyük zorluklardan biridir. Bu nedenle, FDM ile enerji depolama sistemlerinde ısıl iletkenliği artırmak amacıyla kanat kullanımı, nano partikül eklenmesi ve metal köpük uygulamaları gibi çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu çalışmada da kanat kullanımı tercih edilmiş ancak literatür çalışmalarından farklı olarak kanatçıklar FDM haznesinin alt ve üst bölgelerinde farklı oranlarda yoğunlaştırılmış ve bu düzensiz kanat dağılım oranlarının doğal konveksiyon akışına ve şarj süresine etkileri birlikte incelenmiştir. Bu doğrultuda beş farklı kanat yerleşim konfigürasyonu modellenmiştir. Modeller için sayısal analizler iki boyutlu ve zamana bağlı olarak gerçekleştirilmiştir. Erime analizlerinin gerçekleştirilmesinde entalpi-porozite yöntemi kullanılmıştır. Parametrik analizler sonucunda, kanatların tümünün alt bölgeye yoğunlaştırıldığı konfigürasyonun en iyi erime performansı gösterdiği ve şarj süresini temel duruma göre %27,2 oranında kısalttığı belirlenmiştir.
Energy storage technologies are becoming increasingly important for the efficient use of energy resources and sustainability. In this context, phase change materials (PCMs) stand out due to their high energy densities and capabilities to store energy at constant temperatures. However, the low thermal conductivity of PCMs presents a significant challenge in practical applications and commercial use. To address this issue, various methods such as fin utilization, the addition of nanoparticles, and the use of metal foams have been developed to enhance the thermal conductivity of PCMs in energy storage systems. In this study, fin utilization was adopted, but unlike previous literature, the fins were concentrated at different ratios in the upper and lower regions of the PCM container, and the effects of these uneven fin distributions on natural convection flow and charging time were simultaneously investigated. Five different fin layout configurations were modeled, and numerical analyses were performed in a two-dimensional and time-dependent manner. The enthalpy-porosity method was used for melting analyses. Parametric analysis results indicated that the configuration with fins concentrated entirely in the lower region exhibited the best melting performance, reducing the charging time by 27.2% compared to the baseline configuration.
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Konular | Enerji Üretimi, Dönüşüm ve Depolama (Kimyasal ve Elektiksel hariç), Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler |
Bölüm | Araştırma Makalesi |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 26 Haziran 2025 |
Gönderilme Tarihi | 20 Ocak 2025 |
Kabul Tarihi | 14 Şubat 2025 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025 Cilt: 2 Sayı: 1 |
Amasya Üniversitesi tarafından yapılan bu eser CC BY-NC https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ altında lisanslanmıştır.