Guida alla lettura
4.3.2 Numero di Reynolds
Diametro del Tubo Interno 𝟐 𝐦𝐦
Vengono rappresentati in Figura 55 i coefficienti di scambio termico della nano – emulsione per un tubo liscio di diametro 2 mm, il parametro tenuto costante è il flusso termico: non ci si aspetta dunque alcuna variazione del coefficiente di scambio termico dovuta alla potenza termica imposta dalla parete.
Il numero di Reynolds, la variabile di controllo, appare parametrica nel grafico a fianco ed influenza la lunghezza dell’asse delle ascisse come presentato nel paragrafo precedente secondo la legge:
L = cpeff∙ Re
4 ∙ 25000(Tmelt− Tin)
la lunghezza massima della sezione sperimentale necessaria per la completa fusione del PCM è ottenuta con il numero di Reynolds maggiore e corrisponde a 211.4 Deq.
Il coefficiente di scambio termico α aumenta all’aumentare del numero di Reynolds poiché al crescere di questo vi è un incremento della turbolenza e quindi una maggiore interazione delle particelle di PCM con la parete. Come espresso in §4.1.2 il contatto con la parete rappresenta l’unico modo per il quale le particelle di PCM possano innescare il processo di fusione: la temperatura media del fluido è infatti inferiore alla temperatura di fusione della paraffina della fase dispersa per tutta la durata del processo di fusione.
Un aumento dell’interazione particelle – parete provoca quindi un decremento della resistenza termica apparente tubo – fluido che comporta una diminuzione della temperatura di parete con conseguente aumento del coefficiente di scambio termico.
La temperatura di parete è diretta conseguenza del coefficiente di scambio termico, come riportato in Figura 55 in cui è possibile notare come con numeri di Reynolds maggiori si abbiano temperature di parete contenute, mentre con velocità di deflusso minori, i valori di temperatura raggiunti dalla parete diventano molto elevati.
Figura 55 Coefficiente di Scambio Termico α
Vengono rappresentati in Figura 57 i coefficienti di scambio termico della nano – emulsione per un tubo liscio di diametro 3 mm, il parametro tenuto costante è il flusso termico: non ci si aspetta dunque alcuna variazione del coefficiente di scambio termico dovuta alla potenza termica imposta dalla parete.
Il numero di Reynolds, la variabile di controllo, appare parametrica nel grafico a fianco ed influenza la lunghezza dell’asse delle ascisse come presentato nel paragrafo precedente secondo la legge:
L = cpeff∙ Re
4 ∙ 25000(Tmelt− Tin)
la lunghezza massima della sezione sperimentale necessaria per la completa fusione del PCM è ottenuta con il numero di Reynolds maggiore e corrisponde a 140.9 Deq.
Il coefficiente di scambio termico α aumenta all’aumentare del numero di Reynolds poiché al crescere di questo vi è un incremento della turbolenza e quindi una maggiore interazione delle particelle di PCM con la parete. Come espresso in §4.1.2 il contatto con la parete rappresenta l’unico modo per il quale le particelle di PCM possano innescare il processo di fusione: la temperatura media del fluido è infatti inferiore alla temperatura di fusione della paraffina della fase dispersa per tutta la durata del processo di fusione.
Un aumento dell’interazione particelle – parete provoca quindi un decremento della resistenza termica apparente tubo – fluido che comporta una diminuzione della temperatura di parete con conseguente aumento del coefficiente di scambio termico.
La temperatura di parete è diretta conseguenza del coefficiente di scambio termico, come riportato in Figura 58 in cui è possibile notare come con numeri di Reynolds maggiori si abbiano temperature di parete contenute, mentre con velocità di deflusso minori, i valori di temperatura raggiunti dalla parete diventano molto elevati.
Figura 57 Coefficiente di Scambio Termico 𝛼
Vengono rappresentati in Figura 59 i coefficienti di scambio termico della nano – emulsione per un tubo liscio di diametro 4 mm, il parametro tenuto costante è il flusso termico: non ci si aspetta dunque alcuna variazione del coefficiente di scambio termico dovuta alla potenza termica imposta dalla parete.
Il numero di Reynolds, la variabile di controllo, appare parametrica nel grafico a fianco ed influenza la lunghezza dell’asse delle ascisse come presentato nel paragrafo precedente secondo la legge:
L = cpeff∙ Re
4 ∙ 25000(Tmelt− Tin)
la lunghezza massima della sezione sperimentale necessaria per la completa fusione del PCM è ottenuta con il numero di Reynolds maggiore e corrisponde a 105.7 Deq.
Il coefficiente di scambio termico α aumenta all’aumentare del numero di Reynolds poiché al crescere di questo vi è un incremento della turbolenza e quindi una maggiore interazione delle particelle di PCM con la parete. Come espresso in §4.1.2 il contatto con la parete rappresenta l’unico modo per il quale le particelle di PCM possano innescare il processo di fusione: la temperatura media del fluido è infatti inferiore alla temperatura di fusione della paraffina della fase dispersa per tutta la durata del processo di fusione.
Un aumento dell’interazione particelle – parete provoca quindi un decremento della resistenza termica apparente tubo – fluido che comporta una diminuzione della temperatura di parete con conseguente aumento del coefficiente di scambio termico.
La temperatura di parete è diretta conseguenza del coefficiente di scambio termico, come riportato in Figura 60 in cui è possibile notare come con numeri di Reynolds maggiori si abbiano temperature di parete contenute, mentre con velocità di deflusso minori, i valori di temperatura raggiunti dalla parete diventano molto elevati.
La temperatura di parete eccessivamente elevata (> 90℃) eccede il valore massimo raccomandato dalla casa produttrice della paraffina provocando la degradazione del materiale a cambiamento di fase e la non affidabilità delle misurazioni effettuate.
Si vuole inoltre far notare che, per temperature di parete superiori ai 100 ℃, l’acqua, a contatto con la parete, cambia di fase: in figura, i profili di temperatura sono rappresentati come curve continue anche per le regioni superiori al punto normale di ebollizione dell’acqua solamente a titolo esemplificativo, infatti, non sono da considerarsi validi in quanto l’ipotesi di base, su cui è stata costruita la correlazione empirica utilizzata in questo elaborato, è la permanenza allo stato liquido della fase continua.
Figura 59 Coefficiente di Scambio Termico α
Vengono rappresentati in Figura 61 i coefficienti di scambio termico della nano – emulsione per un tubo liscio di diametro 5 mm, il parametro tenuto costante è il flusso termico: non ci si aspetta dunque alcuna variazione del coefficiente di scambio termico dovuta alla potenza termica imposta dalla parete.
Il numero di Reynolds, la variabile di controllo, appare parametrica nel grafico a fianco ed influenza la lunghezza dell’asse delle ascisse come presentato nel paragrafo precedente secondo la legge:
L = cpeff∙ Re
4 ∙ 25000(Tmelt− Tin)
la lunghezza massima della sezione sperimentale necessaria per la completa fusione del PCM è ottenuta con il numero di Reynolds maggiore e corrisponde a 87.2 Deq.
Il coefficiente di scambio termico α aumenta all’aumentare del numero di Reynolds poiché al crescere di questo vi è un incremento della turbolenza e quindi una maggiore interazione delle particelle di PCM con la parete. Come espresso in §4.1.2 il contatto con la parete rappresenta l’unico modo per il quale le particelle di PCM possano innescare il processo di fusione: la temperatura media del fluido è infatti inferiore alla temperatura di fusione della paraffina della fase dispersa per tutta la durata del processo di fusione.
Un aumento dell’interazione particelle – parete provoca quindi un decremento della resistenza termica apparente tubo – fluido che comporta una diminuzione della temperatura di parete con conseguente aumento del coefficiente di scambio termico.
La temperatura di parete è diretta conseguenza del coefficiente di scambio termico, come riportato in Figura 62 in cui è possibile notare come con numeri di Reynolds maggiori si abbiano temperature di parete contenute, mentre con velocità di deflusso minori, i valori di temperatura raggiunti dalla parete diventano molto elevati.
La temperatura di parete eccessivamente elevata (> 90℃) eccede il valore massimo raccomandato dalla casa produttrice della paraffina provocando la degradazione del materiale a cambiamento di fase e la non affidabilità delle misurazioni effettuate.
Si vuole inoltre far notare che, per temperature di parete superiori ai 100 ℃, l’acqua, a contatto con la parete, cambia di fase: in figura, i profili di temperatura sono rappresentati come curve continue anche per le regioni superiori al punto normale di ebollizione dell’acqua solamente a titolo esemplificativo, infatti, non sono da considerarsi validi in quanto l’ipotesi di base, su cui è stata costruita la correlazione empirica utilizzata in questo elaborato, è la permanenza allo stato liquido della fase continua.
Figura 61 Coefficiente di Scambio Termico α