Influencia de la Fusión por Convección Natural en la Resistencia Térmica de un Ladrillo Parcialmente Lleno de Material de Cambio de Fase
Autores: Bondareva, Nadezhda S.; Sheremet, Mikhail A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Influencia de la Fusión por Convección Natural en la Resistencia Térmica de un Ladrillo Parcialmente Lleno de Material de Cambio de Fase
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Aglomeraciones urbanas
Redes de transporte
Eficiencia energética
Materiales de cambio de fase
Convección natural
Transferencia de calor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El crecimiento constante de las aglomeraciones urbanas con el desarrollo de redes de transporte requiere el uso óptimo de la energía y nuevas formas de almacenarla. La eficiencia energética se está convirtiendo en uno de los principales desafíos de la ingeniería moderna. El uso de materiales de cambio de fase en la construcción amplía las posibilidades de acumular y almacenar energía solar, así como de reducir el consumo de energía. En este estudio, consideramos el problema del efecto de la convección natural en la transferencia de calor en un bloque de construcción que contiene un material de cambio de fase. La transferencia de calor, teniendo en cuenta la fusión en el ladrillo, fue analizada a diversas diferencias de temperatura. El modelo matemático fue formulado en forma de ecuaciones dependientes del tiempo de convección natural conjugada utilizando función de corriente adimensional, vorticidad y temperatura. Las ecuaciones que describen la fusión, teniendo en cuenta la convección natural, fueron resueltas utilizando el método de diferencias finitas. Se utilizaron parámetros de suavizado para describir las transiciones de fase en el material. Como resultado de los cálculos, se obtuvieron características locales de transferencia de calor y masa en varios puntos en el tiempo, así como cambios en los perfiles de temperatura en las superficies laterales. Se muestra que con un gran volumen de fusión, la convección natural aumenta la pérdida de calor en más del 10%.
Descripción
El crecimiento constante de las aglomeraciones urbanas con el desarrollo de redes de transporte requiere el uso óptimo de la energía y nuevas formas de almacenarla. La eficiencia energética se está convirtiendo en uno de los principales desafíos de la ingeniería moderna. El uso de materiales de cambio de fase en la construcción amplía las posibilidades de acumular y almacenar energía solar, así como de reducir el consumo de energía. En este estudio, consideramos el problema del efecto de la convección natural en la transferencia de calor en un bloque de construcción que contiene un material de cambio de fase. La transferencia de calor, teniendo en cuenta la fusión en el ladrillo, fue analizada a diversas diferencias de temperatura. El modelo matemático fue formulado en forma de ecuaciones dependientes del tiempo de convección natural conjugada utilizando función de corriente adimensional, vorticidad y temperatura. Las ecuaciones que describen la fusión, teniendo en cuenta la convección natural, fueron resueltas utilizando el método de diferencias finitas. Se utilizaron parámetros de suavizado para describir las transiciones de fase en el material. Como resultado de los cálculos, se obtuvieron características locales de transferencia de calor y masa en varios puntos en el tiempo, así como cambios en los perfiles de temperatura en las superficies laterales. Se muestra que con un gran volumen de fusión, la convección natural aumenta la pérdida de calor en más del 10%.