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Estudio Comparativo de la Mejora Térmica para Unidades de Almacenamiento de Energía Térmica de PCM en Naves Espaciales

Autores: Wang, Shisong; Hou, Xu; Yin, Jianbao; Xing, Yuming; Wang, Zixian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Estudio Comparativo de la Mejora Térmica para Unidades de Almacenamiento de Energía Térmica de PCM en Naves Espaciales


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Efecto de mejora
Optimización de topología
Estructura de espuma porosa
Conducción de calor
Material de cambio de fase
Almacenamiento de energía térmica

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para acceder al efecto de mejora de la optimización topológica y la estructura de espuma porosa, se realizaron estudios numéricos para investigar la mejora de la conducción de calor (por espuma metálica, espuma de grafito, aletas optimizadas topológicamente y combinaciones de espuma metálica y aletas optimizadas topológicamente) del material de cambio de fase (PCM (n-octadecano)) en una unidad de almacenamiento de energía térmica tubular para naves espaciales. Los resultados mostraron que la espuma metálica tuvo un mejor rendimiento que las aletas optimizadas topológicamente y una combinación de espuma metálica y aletas optimizadas topológicamente, de las cuales el material conductor, la masa unitaria y la fracción de volumen de PCM eran las mismas. La espuma de grafito (140 W/(m·K)) tuvo el mejor efecto de mejora de la transferencia de calor, haciendo que el PCM se fundiera mucho más rápido que otros métodos de mejora investigados. Se introdujo un método de toma de decisiones multicriterio (MCDM) integrado con el método de peso combinado y TOPSIS para evaluar el rendimiento de las alternativas preferidas basado en el tiempo de almacenamiento de energía, la densidad equivalente y el almacenamiento de energía. La evaluación señaló que las aletas de aluminio optimizadas topológicamente al 3% con espuma de cobre al 98% tenían el mejor rendimiento integral. Este estudio guió el diseño óptimo de unidades de almacenamiento de energía térmica de calor latente para naves espaciales en microgravedad.

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