Latentwärmespeichersysteme, die Phasenwechselmaterialien nutzen, stehen vor zentralen Herausforderungen, insbesondere der geringen Wärmeleitfähigkeit von Phasenwechselmaterialien und der begrenzten Untersuchung isolierender Effekte wie Luftschichten innerhalb von Speichergeometrien. Diese Studie untersucht numerisch den Einfluss von Luftschichten auf das Schmelzverhalten von Paraffinwachs (RT42) in einem horizontalen doppelten konzentrischen Rohr mithilfe eines zweidimensionalen Computational Fluid Dynamics Modells in ANSYS/FLUENT 16. Es wurden drei Konfigurationen analysiert: keine Luftschicht, eine 1 mm Luftschicht und eine 2 mm Luftschicht um das innere beheizte Rohr. Die Enthalpie-Porositäts-Methode wurde angewendet, um den Schmelzprozess zu simulieren, wobei der Wärmeübergang durch Leitfähigkeit und natürliche Konvektion berücksichtigt wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einführung eines 1 mm Luftspalts die Schmelzzeit um 28,57 % verlängerte, während ein 2 mm Luftspalt zu einer Erhöhung von 57,14 % führte, hauptsächlich aufgrund des zusätzlichen thermischen Widerstands. Dies ist die erste Studie, die die Effekte von Luftschichten in dieser Geometrie quantitativ bewertet und neue Erkenntnisse zur Optimierung von auf Phasenwechselmaterialien basierenden Speichersystemen bietet, indem interne Isolationsphänomene berücksichtigt werden.
Hammoodi et al. (Sun,) untersuchten diese Frage.