research centers


Search results: Found 5

Listing 1 - 5 of 5
Sort by

Article
The Impact of Width of the Air Gap Channel on the Mass Flow Rate, Rayleigh Number, and Efficiency of Passive Solar Heating System

Authors: Ehsan F. Abbas --- Shayma A. Azat
Journal: Tikrit Journal of Engineering Sciences مجلة تكريت للعلوم الهندسية ISSN: 1813162X 23127589 Year: 2018 Volume: 25 Issue: 3 Pages: 47-52
Publisher: Tikrit University جامعة تكريت

Loading...
Loading...
Abstract

The mass flow rate and Rayleigh number has been investigated experimentally on the passive solar using Trombe wall consist of (industrial wax) used as phase change material (PCM). A test rig of a cubicle was made of PVC sandwich panel except the south wall, Trombe wall; covered with a clear glass of 6 mm thickness. The six experiments were carried out during the winter season in Kirkuk city with six different widths of the air gap channel (10, 15, 20, 25, 30, and 35) cm. The experimental resultts show that the mass flow rate proportional directly to a width of the channel and inversely with Rayleigh number. Moreover, the highest efficiency was obtained at a depth of 30 cm, where it was about 2.45 times the efficiency of 10 cm.


Article
DEVELOPMENT OF A WASTE HEAT RECOVERY SYSTEM

Authors: Maathe Abdulwahwd Theeb --- Ali Shukor Golam --- Mohammed Hamid Alhamdo
Journal: Journal of Engineering and Sustainable Development مجلة الهندسة والتنمية المستدامة ISSN: 25200917 Year: 2018 Volume: 22 Issue: 2 (part-6) Pages: 166-182
Publisher: Al-Mustansyriah University الجامعة المستنصرية

Loading...
Loading...
Abstract

In this work, focus is taken on developing a waste heat recovery system for capturing potential of exhaust heat from an air conditioner unit to be reused later. This system has the ability to store heat in phase change material (PCM) and then release it to a discharge water system when required. To achieve this goal, a Finned, Water-PCM, Double tube (FWD) system has been developed and tested. Spiral fins attached to the (FWD) system have been investigated for increasing the thermal conductivity of the PCM with and without copper network (CN). An experimental test rig that attached to an air-conditioner unit has been built to include 32 tubes of the FWD systems for both vertical and horizontal layouts during charging and water discharging processes. Transient 3-D, numerical simulations using (ANSYS Fluent14.0 software) have been developed to predict the thermal behavior for all types of FWD systems under investigation. Results show a significant performance improvement when using spiral fins with 6% (CN) during charging process at vertical position. As compared to the WFWD system, the FWD systems have been found to increase the PCM temperature gain of about 15.3% for SFWD system; 18.6% for SFWD system with 6% (CN) during charging process.


Article
THERMAL CHARACTERISTICS OF PHASE CHANGE MATERIAL USED AS THERMAL STORAGE SYSTEM BY USING SOLAR ENERGY
الخواص الحرارية للمواد متغيرة الاطوار المستخدمة كنظام خزن حراري باستعمال الطاقة الشمسية

Authors: Kadhim F. Nasir كاظم فاضل ناصر --- Munir Ali منير علي --- Ameer H. AL Mamoori امير حسن حمزة المعموري
Journal: KUFA JOURNAL OF ENGINEERING مجلة الكوفة الهندسية ISSN: 25230018 Year: 2018 Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-22
Publisher: University of Kufa جامعة الكوفة

Loading...
Loading...
Abstract

In this paper, the melting processes of phase change material in a shell and tube heat exchanger by using solar thermal energy have been investigated numerically and experimentally. All experimental were outdoor tested at AL-Mussaib city-Babylon-Iraq (Lat 32.5 º North, and long 44.3 º East) with N-S collector direction at tilt angle of 32.5 º with the horizontal. The phase change material used in this work is black color Iraqi origin pure Paraffin with amount of 12 kg. In the experimental setup evacuted tube solar collector is employed for melting phase change material in shell regime. Different volume flow rates for the water flow inside the inner tube of heat exchanger namely (200, 300, and 500 LPH) for Reynolds number namely (15000, 23000, 38000) respectively were used for each season from August 2016 to January 2017. The numerical investigation involves a three dimension numerical solution of model by a commercial package ANSYS FLUENT 15.0. The boundary conditions of the model that solved by the numerical solution have been taken from the experimental tests. The experimental results indicated that the inner tube inlet and ambient temperatures has a significant effects on the melting process compared with the volume flow rates. Studying phase change material temperature distribution, it is exposed that a melting temperature of the phase change material in summer season needed time of (3-4) hours only, while it needed more time; (14-16) hours in winter season. Increasing solar radiation and ambient temperature reduces the melting time of phase change material. Increasing water temperature difference of inner tube increased the heat gained for phase change material. The results obtained from numerical solution presented the static temperature contours and showed that the temperature distribution of phase change material give good validations with experimental results with percentage deviation of 2.7%. The present experimental results have been compared with the previous studies and give a good agreement with increasing for present work of 25.9 %.

في هذه البحث تم دراسة عملية وعددية لعمليات انصهار المواد متغيرة الاطوار باستخدام الطاقة الشمسية في مبادل حراري من نوع الغلاف والانبوب. انجزت الدراسة العملية في الاجواء الخارجية بمدينة المسيب- محافظة بابل- العراق (خط عرض 2016 مع الافق باتجاه الجنوب خلال الفترة من شهر اب 32.5° شرقا) عند زاوية ميلان 44.3° شمالا وخط طول 32.5° . تضمن الجانب العملي استخدام مجمع شمسي من نوع الانابيب المتفرغة بدون استخدام منظومة 2017الى كانون الثاني كيلوغرام كمادة متغيرة 12 توجيه لصهر المادة متعددة الاطوار. استخدم البارافين النقي اسود اللون وعراقي الانتاج بكمية 500, و300 ,200 الاطوار في منطقة الغلاف. استخدمت معدلات تدفق متغيرة للماء داخل الانبوب للمبادل الحراري وهي لنموذج يمثل المبادل ANSYS FLUENT 15.0لتر لكل ساعة. الدراسة النظرية تضمنت عمل محاكات باستخدام برنامج الحراري, الظروف الحدية للنموذج اخذت من التجارب العملية. اظهرت النتائج المستحصلة من الاختبارات العملية ان درجة حرارة الماء الداخل للانبوب الداخلي للمبادل الحراري ودرجة حرارة الطقس لها تاثير كبير في عملية انصهار المادة متغيرة الاطوار مقارنة بتاثير معدلات جريان الماء. واظهرت النتائج ان عملية انصهار البارافين في فصل الصيف تحتاج الى فترة ساعة, زيادة الاشعاع الشمسي 16-14 ساعة فقط بينما تحتاج في فصل الشتاء الى فترة زمنية مقدارها 4-3زمنية مقدارها ودرجة حرارة الطقس تؤدي الى تقليل الفترة الزمنية اللازمة لانصهار البرافين. اظهرت النتائج النظرية تطابقا مع النتائج %. تم مقارنة النتائج العملية لهذه الدراسة مع نتائج بحوث سابقة في 2,7العملية لدرجات حرارة البرافين مع فرق مقداره % زيادة في25,9 مجال انصهار المواد متغيرة الاطوار وقد اظهرت المقارنة افضلية جيدة في النتائج للدراسة الحالية بنسبة درجات حرارة البارافين.


Article
Transient Behavior Analysis for Solar Energy Storage in PCM-CFM Material Using Equivalent Heat Capacity Method as Storage Model
تحليل السلوك غير المستقر لطاقة الأشعة الشمسية المخزنة في المادة ثنائية الطور المدعمة برغوة النحاس باستخدام طريقة السعة الحرارية المكافئة كنموذج خزن

Authors: Ali D. Salman علي داود سلمان --- Hussien M. Salih حسين مجيد صالح --- Talib K. Murtadha طالب كشاش مرتضى
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2018 Volume: 14 Issue: 2 Pages: 40-57
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

A paraffin wax and copper foam matrix were used as a thermal energy storage material in the double passes air solar chimney (SC) collector to get ventilation effect through daytime and after sunset. Air SC collector was installed in the south wall of an insulated test room and tested with different working angles (30o, 45o and 60o). Different SC types were used; single pass, double passes flat plate collector and double pass thermal energy storage box collector (TESB). A computational model based on the finite volume method for transient tw dimensional domains was carried out to describe the heat transfer and storage in the thermal energy storage material of collector. Also, equivalent specific heat method was employed to describe the heat storage and release in the mushy zone. Experimental results referred to an increase in thermal conductivity of paraffin wax that supported by copper foam matrix more than ten times. While the ventilation effect was still active for hours after the sun set, depending on the heat storage amount. Maximum ventilation mass flow rate with TESB collector was recorded with value equals to 36.651 kg/hr., when the overall discharge coefficient that was calculated for the system equals to 0.371. Experimental results showed that the best working angle range was 45~60o, and the highest air to the collector approaching temperature appeared to the double passes flat plate collector. Results gave greater heat storage efficiency of (47)% when the maximum solar radiation was 780 W/m2 at 12.00pm, while the energy summation through duration charge time was 18460 kJ. Computational results, depending on the equivalent heat capacity method for heat storage or release from phase change material that supported by copper foam matrix, showed the behavior of paraffin wax melting and solidification situation through periodic for charge and released heat from the solar collector. Also, these results gave agreement approaching the experimental results for the heat storage in the combined heat storage material, with standard error of 16.8%.

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.


Article
NUMERICAL STUDY OF SOME INFLUENCING PARAMETERS ON MELTING PROCESS OF PHASE CHANGE STORAGE UNITS INTEGRATED WITH A SOLAR WATER HEATER

Authors: Khalid Ahmad Joudi --- Aouf Abdulrahman Al-Tabbakh
Journal: Journal of Engineering and Sustainable Development مجلة الهندسة والتنمية المستدامة ISSN: 25200917 Year: 2018 Volume: 22 Issue: 2 (Part-2) Pages: 47-63
Publisher: Al-Mustansyriah University الجامعة المستنصرية

Loading...
Loading...
Abstract

This work theoretically analyzes the melting process of a phase change material (PCM) packed in thermal energy storage units. The units are filled with paraffin wax and inserted in the water storage tank of a solar water heater to improve the storage capacity. A computer program was built to simulate the performance of the whole system during a typical day between 8 a.m. and 3:45 p.m.. The simulation period was divided into small time intervals of 10 seconds. The Finite Difference Method (FDM) was used to analyze the melting process of the PCM units. Each unit was discretized into a large number of nodes forming a two dimensional grid. The effect of three PCM parameters were studied which are the shape, volume and surface area. The cross-sectional shape included square, annular square, circular and circular annulus bars. It was found that the circular sections provide higher melt ratio than the square sections and that the annular sections are more effective than the solid sections. Increasing the PCM surface area at constant PCM volume significantly increases the melt ratio for all PCM shapes. The system equipped with PCM having the least volume operates more effectively than a system with larger PCM volumes

Listing 1 - 5 of 5
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (5)


Language

English (4)

Arabic and English (1)


Year
From To Submit

2018 (5)