Simulation der Speicherung von Kälteenergie unter Berücksichtigung des zeitabhängigen Wärmeleitmechanismus im mathematischen Modell

Um die Produktivität des Systems zu steigern, wurden Finnen in den Behälter integriert und PCM (Phase Change Material), das mit Alumina-Nanopartikeln angereichert ist, eingeführt. Mathematische Modellierung wurde eingesetzt, um das aktuelle Problem zu bewerten, wobei ein besonderer Fokus auf die Verwendung von Wasser als PCM gelegt wurde, um den schnellsten Erstarrungsprozess zu erreichen. Die Integration von Finnen, PCM und Nanopulvern führt zu einer neuartigen Dimension der Forschung und bietet einzigartige Einblicke zur Verbesserung der Erstarrungsprozesse. Die umgebenden kalten Wände des Behälters spielen eine entscheidende Rolle bei der Erstarrung, hauptsächlich durch Wärmeleitung. Die niedrige Geschwindigkeit von H2O ermöglicht es, sie in der Simulation zu vernachlässigen. Das entwickelte mathematische Modell für diese Arbeit besteht aus zwei Gleichungen. Während das Berücksichtigen größerer Pulvergrößen die Partikelinteraktion verbessert, verringert der negative Einfluss der Sedimentation die Leitfähigkeit. Die Zugabe von Nanopartikeln führt zu einer Verbesserung der Erstarrungsrate um 41,34 %. Darüber hinaus reduziert eine Änderung des Pulverdurchmessers von dreißig auf 40 nm die Abschlusszeit um etwa 19,98 %, während eine Erhöhung von 40 auf 50 nm sie um etwa 49,37 % erhöht.