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
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
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.
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.