Transient Behavior Analysis for Solar Energy Storage in PCM-CFM Material Using Equivalent Heat Capacity Method as Storage Model

تم استخدام الشمع البرافيني المدعم برغوة النحاس بوصفه مادة خزن حراري وتوظيفه ضمن المدخنة الشمسية ثنائية المجرى للحصول على تأثير التهوية او التهوية مع التبريد ألترطيبي خلال وبعد غياب الشمس. المدخنة الشمسية تم تنصيبها ضمن الجدار المواجه الى الجنوب لغرفة الاختبار المعزولة حراريا والتي تم فيها اختبار المدخنة الشمسية ضمن زاوية عمل مختلفة (60o, 45o and 30o) ولثلاثة انواع من المداخن الشمسية وهي المدخنة ذات الممر الهوائي الأحادي والمزدوج فضلا عن المدخنة ذات الممر الهوائي المزدوج ذي ماص حراري بشكل صندوق خزن حراري يحوي مادة الشمع البرافيني المدعم برغوة النحاس. تم بناء برنامج محاكاة لحل النموذج الحسابي للجزء غير المستقر (العابر) وذلك باستخدام طريقة الحجوم المحددة، حيث ان انتقال الحرارة وخزنها تم تمثيله عن طريق المعادلات الحاكمة (معادلة) الطاقة والتي تم استخدامها بشكل دالة لدرجة الحرارة، كذلك تم توظيف طريقة الحرارة النوعية المكافئة لوصف خزن الحرارة في المنطقة الثنائية الطور الانتقالية والتي تعد من أسهل الطرائق وادقها المستخدمة في وصف انتقال الحرارة وخزنها في المادة ثنائية الطور والمتحوله من الصلب الى السائل وبالعكس وبفعل كسب او فقدان الحرارة. النتائج العملية أشارت الى زيادة الموصلية الحرارية بعشرة اضعاف للمادة ثنائية الطور بعد تدعيمها برغوة النحاس، بينما تأثير التهوية يبقى فعالا ولمدة ساعات مع تأثير اقل بعد غياب المصدر الحراري (الشمس) وبالاعتماد على السعة الحرارية المخزونة. بينت النتائج  العملية ان اكبر معدل تدفق كتلي للهواء تم تسجيله بمقدار36.651 kJ/hr. والتي عندها قيمة معامل التدفق المحسوب لهذه المنظومة بمقدار 0.371.  كذلك اظهرت النتائج العملية أفضل زاوية عمل 45o-60o، وان نسبة اقتراب درجة حرارة الهواء من درجة حرارة السطح الماص والتي اظهرت اعلى قيمة عند المدخنة الشمسية ثنائية المجرى, اظهرت النتائج العملية ان المدخنة الشمسية ذات مواد الخزن الحرارية تظهر تأثير لفترة طويلة حتى بعد غياب الشمس لكن مع تأثير حراري اقل نتيجة الحفاظ على درجة حرارة مستقرة تمثل درجة الانصهار للمادة الثنائية والتي تحدد فيها درجة الحرارة بالثبات على الرغم من اكتساب الحرارة، النتائج أشارت الى اعلى كفاءة لخزن الحرارة ضمن مادة الخزن المركبة وبمقدار 47% عند اعلى مقدار للإشعاع الشمسي 780W/m2 ضمن ظروف الاختبار عند وقت الاختبار 12:00 pmوالسبب في ذلك يعود الى اكتساب الهواء المار في المدخنة جزء من الحرارة المخزنة لدوام استمرارية عمل المنظومة وهذا يحدث بسبب فرق درجات الحرارة , بينما سجل مجموع الطاقة خلال مدة الشحن الحراري بمقدار18460 kJ . النتائج الحسابية أظهرت سلوكا منطقيا لذوبان الشمع وتصلده خلال مدة شحن الحرارة واطلاقها بوجود الرغوة المعدنية، مع تقارب منطقي للنتائج النظرية من العملية وبمعدل خطا يصل الى 16.8% حيث تم اعتماد طريقة الحرارة النوعية المكافئة لحساب الحرارة المخزونة في المادة ثنائية الطور المدعمة برغوة النحاس.