Влияние угловой ориентации оребрения на тепловую зарядку и разрядку блока термоаккумулятора

В работе проведены численные и экспериментальные исследования влияния ориентации ребер на тепловые характеристики горизонтального кожухотрубного накопителя скрытой теплоты, имеющего циклы зарядки и разрядки. В качестве рабочего тела, претерпевающего фазовый переход, используется стеариновая кислота, помещаемая в кольцевое пространство между кожухом и трубкой. Для анализа трех различных угловых ориентаций внешних ребер трубы адаптирован численный метод переходных процессов, регулируемых плавучестью $(30^{\circ} \le \theta \le 901^{\circ})$. Угол $\theta = 90^{\circ}$ образует $\lambda$-образное ребро, в то время как угол $\theta = 30^{\circ}$ дает $\rm Y$-конфигурацию. Во время цикла зарядки наблюдалось значительное увеличение скорости теплопередачи для конфигурации с $\rm Y$-образными ребрами из-за усиленных эффектов естественной конвекции. При $358$ К конфигурация с $\rm Y$-образными ребрами повысила эффективность процесса зарядки на $51\%$, а также увеличила общую теплоемкость накопителя на $10\%$ по сравнению с конфигурацией с $\lambda$-ребрами. Накопитель с $\rm Y$-образными ребрами также имеет увеличенную плотность потока тепла при зарядке и теплоотводе на $13.7$ и $4.8\%$ соответственно. Увеличение температуры рабочего тела на $7.6\%$ повышает интенсивность зарядки и телоотвода накопителя с $\rm Y$-ребрами соответственно на $80$ и $12.9\%$. Предложены временные зависимости чисел Нуссельта от чисел Стефана и Рэлея для процессов зарядки и разрядки.