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Irreversibilidad térmica en la licuación de materiales de cambio de fase mejorados con nano partículas

Autores: Ali, Fikret

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Irreversibilidad térmica en la licuación de materiales de cambio de fase mejorados con nano partículas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Nanopartículas
Aislamiento térmico
Cambio de fase
Flujo de calor
Enfriamiento por convección

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Dentro de un cilindro hueco de paredes delgadas y cerrado, hay un material de cambio de fase en estado sólido (NePCM) que ha sido mejorado a nivel nano. Este NePCM se calienta por su parte inferior, con nanopartículas (Al2O3) insertadas y homogeneizadas dentro del PCM (acetato de sodio trihidratado, C2H3O2Na) para crear el NePCM. El cilindro hueco está térmicamente aislado de la temperatura ambiente exterior, mientras que el calor suministrado es suficiente para causar un cambio de fase. Una vez que todo el NePCM se ha convertido de sólido a líquido debido al calentamiento, se enfría y se retira el aislamiento térmico. La barra de NePCM líquida cilíndrica se enfría de esta manera. Se analizaron la entropía térmica, la tasa de disipación de entransía y la eficiencia de la barra durante el calentamiento y enfriamiento de la barra de NePCM al cambiar variables. La relación de fracción de volumen de nanopartículas, el flujo de calor de entrada y la altura de la barra líquida fueron las variables consideradas. Los resultados indican un impacto significativo en la barra de NePCM durante la licuación y el enfriamiento convectivo cuando se alteran los valores de estas variables. Por ejemplo, con un aumento en la relación de fracción de volumen del 3% al 9%, a un flujo de calor constante de 104 Wm-2 y una altura de barra líquida de 0.02 m, la eficiencia de la barra de NePCM disminuye al 99%. La entropía térmica de la conducción de calor a través de la barra de NePCM líquida es significativamente menor en comparación con la entropía térmica del enfriamiento por aire convectivo en su superficie. La entropía térmica de la barra de NePCM líquida aumenta en promedio un 110% sin ningún enfriamiento. Con una relación de fracción de volumen del 6%, hay un aumento del 80% en el flujo de calor a medida que la altura de la barra aumenta a 0.02 m.

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