research centers


Search results: Found 8

Listing 1 - 8 of 8
Sort by

Article
Thermal Storage Efficiency Enhancement for Solar Air Heater Using a Combined SHSm and PCM Cylindrical Capsules System: Experimental Investigation

Author: Akram H. Abed
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2016 Volume: 34 Issue: 5 Part (A) Engineering Pages: 999-1011
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

Thepresent work aims to enhance the thermal storage efficiency and thermal behavior for solar air heater integrated with cylindrical capsulessystem. The cylindrical capsule has diameter 50 mm and length 600 mm, placed in the crossflow of airstream.In this experimental study, a high specific heat of latent heat storage materials (PCM-paraffin wax) wereinvestedto increase the stored ability for sensible heat storage materials (pure sand). Three cases are testedunderconstant incident irradiation 1000Wm-2, in the first case cylindrical capsules packed with pure sand, second case cylindrical capsules packed with compound (sand+10% PCM) and third case cylindrical capsules packed with compound (sand+20% PCM), for both natural convection and forced convection with different mass flow rates (0.5 , 1.132 kg/min). The experimental results indicated that the compound (sand+20%PCM) gives the best thermal storage duration (380 min),with increase in outlet air temperature by approximately 5.6 % in forced convection with (0.5 kg/min) compared with pure sand (240 min). For forced convection with (1.132 kg/min), compound (sand+20%PCM) gives (355 min) thermal storage duration with increase in outlet air temperature by approximately 9.2 % compared with pure sand (220 min).Increase of mass flow rate leads to decrease the outlet air temperature period time of the discharge process.


Article
Experimental Study on the Effect of Insertion of Copper Lessing Rings in Phase Change Material (PCM) on the Performance of Thermal Energy Storage Unit
دراسة عملية على تأثير ادخال حلقات ليسنغ النحاسية في مادة متغيرة الطور على اداء منظومة خزن حراري

Loading...
Loading...
Abstract

One of the most suitable materials to be used in latent heat thermal energy storage system (LHTES) are Phase change materials, but a problem of slow melting and solidification processes made many researchers focusing on how to improve their thermal properties. This experimental work concerned with the enhancing of thermal conductivity of phase change material. The enhancing method was by the addition of copper Lessing rings in phase change material (paraffin wax). The effect of diameter for the used rings was studied by using two different diameters (0.5 cm and 1cm). Also, three volumetric percentages of rings addition (3%, 6% and 10%) were tested for each diameter. The discharging process was done with four velocities for each case. The obtained results indicated that the maximum volumetric percentage gave a diminished time for melting and maximized the heat transfer in both PCM and air sides as compare with the case of no rings, but the effect of these rings had lower effect on the solidification time. In case of 1 cm rings diameter minimum time for melting was obtained for both 3% and 6% volumetric percentages as compared with the same percentages in case of 0.5 cm diameter rings, while the latter with 10% volumetric percentage overcomes the 1 cm diameter rings for the same previous percentage. Also it can be seen that the minimum velocity (v=1m/s) gave the utmost outlet temperature and with the maximum one (v=3m/s), the minimum solidification time achieved.

تعد المواد المتغيرة الطور واحدة من اكثر المواد المناسبة للاستخدام في منظومات الخزن الحراري بوساطة الحرارة الكامنة, لكن مشكلة الانصهار والانجماد البطيئين لهذه المواد جعل تركيز العديد من الباحثين على كيفية تحسين الخواص الحرارية لهذه المواد. لهذا السبب فأن هذا البحث يدرس تحسين الموصلية الحرارية لمادة متغيرة الطور. عملية التحسين تمت بأضافة حلقات ليسنغ النحاسية للمادة المتغيرة الطور (شمع البارافين). تمت دراسة تأثير قطر الحلقات النحاسية بأستخدام قطرين (cm 1 و cm 0.5). كذلك لكل قطر تمت دراسة ثلاث نسب حجمية من الحلقات المضافة (3%, 6% و 10%). كما ان عملية التفريغ تمت مع اختبار اربع سرع لكل حالة. ان النتائج التي تم الحصول عليها بينت ان اكبر نسبة حجمية من الحلقات قللت زمن الانصهار وزادت من انتقال الحرارة في كل من جانب المادة المتغيرة الطور وجانب الهواء اذا ما تم مقارنته مع حالة عدم وجود اضافة حلقات للشمع, لكن هذه الحلقات كان لها تأثير اقل على زمن التصلب. لحالة الحلقات بقطر (1 cm) تم الوصول الى اقل زمن لازم للانصهار عندما كانت النسبة الحجمية لاضافة الحلقات (3% و 6%) مقارنة مع النسب نفسها من الاضافة لكن مع حلقات بقطر (0.5 cm). في حين ان الاخير اعطى اقل زمن للانصهار لحالة (10%) نسبة حجمية مقارنة مع الحلقات ذات القطر (1cm) و للنسبة السابقة نفسها. كذلك من الممكن ملاحظة ان اقل سرعة (v = 1 m/s) اعطت اعلى قيمة لدرجات حرارة الهواء الخارجة, بينما تحقق اقل زمن للانجماد عند اعلى سرعة (v= 3m/s).


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


Article
Practical Investigation for Water Solar Thermal Storage System Enhancement Using Sensible and Latent Heats in Baghdad-Iraq Weathers
دراسة عملية لتحسين نظام خزن تسخين ماء شمسي باستخدام الحرارة المحسوسة والكامنه في أجواء بغداد-العراق

Author: Miqdam T. Chaichan مقدام طارق جيجان
Journal: Al-Rafidain University College For Sciences مجلة كلية الرافدين الجامعة للعلوم ISSN: 16816870 Year: 2014 Issue: 33 Pages: 159-182
Publisher: Rafidain University College كلية الرافدين الجامعة

Loading...
Loading...
Abstract

Solar power is a clean and sustainable energy,but the intensity of solar irradiation is unstable due to the change of season, weather, day and night. The period of the sunshine does not coincide with the time of the hot water consumption generally. The hot water consumption in family houses is generally bigger in the evening and in the morning, so it is necessary to store the utilized energy. The collectors transform but not store the solar energy. The storage is accomplished in a storage tank. The heat storage system can be used as a buffer to mitigate the fluctuation of solar incidence.The present study summarizes the investigation of improving thermal energy storage extracted from solar heater and use for domestic purpose. Two materials were used to improve heat storage inside the tank. Pebbles were used as a sensible store medium. The second material was paraffin wax which stores heat as latent heat. The two materials were stuffed in ten copper pipes (1 in dia). The storage energy of each material was compared to an ordinary conventional solar heater. The tests were conducted in Baghdad-Iraq wintertime (December-2012, January and February-2013).The two materials improved the storage efficiency of system and increased the hours of storage, butthe phase change materials (PCMs), as latent heat storage is more efficient than sensible heat storage. Paraffin wax provides many advantages, as it has high storage density and the isothermal nature of the storage process. It increases the time of storage and preserve water temperatures in case of no water drawl.

تعتبر الطاقة الشمسية طاقة نظيفة ومتجددة، ولكن شدة الأشعاع الضوئي غير مستقرة بسبب تغير الفصول والطقس و النهار والليل. ولا تتوائم فترة ضياء الشمس مع زمن استهلاك الماء عادة، فاستهلاك الماء الساخن في المنازل العائلية يكون أكبر في المساء وفي الصباح بشكل عام، لذا من المهم خزن الطاقة المستخدمة. تقوم المجمعات الشمسية بنقل الطاقة الشمسية ولكن لا تخزنها، ويتم الخزن في الخزان، ونظام خزن الحرارة يمكن استخدامه كمخمد يسكن التذبذب في الأشعاع الشمسي الساقط.تلخص الدراسة الحالية البحث عن تطوير الطاقة الحرارية المختزنة المستخلصة من سخان شمسي وتستخدم لاغراض منزلية. إذ تم استخدام مادتين لتطوير الخزن الحراري داخل الخزان، وتم استخدام الحصى كوسط خازن للحرارة المحسوسة، والمادة الثانية هي شمع بارافيني وتقوم بخزن الحرارة كحرارة كامنة. وتم حشو المادتين في عشرة أنابيب نحاسية بقطر 1 إنج. والطاقة المخزونة لكل نظام تم مقارنتها مع سخان شمسي تجاري اعتيادي. وأجريت التجارب في شتاء عام 2012-2013 في مدينة بغداد-العراق.حسنت المادتين من كفاءة الخزن وزادت ساعات الخزن، ولكن مادة تغيير الطور كخازن كامن للحرارة هي أكثر كفاءة من خزن الحرارة المحسوس. وأعطي الشمع البارافيني عدة فوائد، إذ يمتلك كثافة خزن عالية اضافة الى عملية خزن الحرارة بثبات درجة الحرارة، وهي تزيد زمن الخزن وتحافظ على درجات حرارة الماء في حالة عدم سحب الماء.


Article
Assessment of embedding phase change materials in heavyweight buildings in Iraq using ESP-r

Author: Alaa Liaq Hashem
Journal: Al-Qadisiyah Journal for Engineering Sciences مجلة القادسية للعلوم الهندسية ISSN: 19984456 Year: 2015 Volume: 8 Issue: 3 Pages: 386-397
Publisher: Al-Qadisiyah University جامعة القادسية

Loading...
Loading...
Abstract

The traditional approaches employ massive components to moderate temperature fluctuations. The thermo-physical properties of the construction materials will have a strong influence on a building’s energy consumption. Within a passive solar design, the heat capacity of the inner wall layer is dominated. This approach is applicable in locations that have effective daily temperature variations, else that, heavy weight constructions can give rise to problems of excessive thermal mass and cost. The nature of the climate of Iraq can be represented in a two typical seasons; short and cold winter and long, hot and dry summer with short periods of the moderate months. The daily temperature variation is very limited and causes to accumulated heat in the buildings of heavy mass. The use of cooling system, in hot climate, is increased especially with heavy mass constructions. In Iraq, more than 6 million new building unit should be added until 2020, the rapid growth in building sectors become the largest consumer of electric power produced, where the building sector consumes more than 38% from the total energy produced. In this investigation, the phase change materials behaviour was embedded within traditional heavyweight building internal surfaces. The two identical simple single zones modelled and simulated in a professional energy systems program called ESP-r. Global meteorological database software called Meteonorm7 has been used to generate a climate file for Baghdad city (33.3 oN and 44.4oE) into ESP-r program. The results represent a preliminary investigation into the effect of PCM modelling with heavy structured construction under hot climate. In addition, a comparison of an internal surface with different phase change temperature ranges. It is found that the presence of PCM could have a significant effect on the internal surfaces and thus the zone temperatures. The results encourage a full yearly investigation for the tested model, the simulation under realistic operational loads and with fixed internal boundary conditions underneath control loops using appropriate heating, cooling and ventilation strategies.

النهج التقليدية المستخدمة في البناء توظف مكونات بأبعاد وكتل كبيرة لمعادلة التقلبات الخارجية في درجات الحرارة وتوفيردرجات الحرارة داخلية معتدلة . الخصائص الحرارية الفيزيائية لمواد البناء يكون لها تأثير قوي على استهلاك الطاقة في المباني - .ضمن التصميم الشمسي السلبي، تهيمن خاصية السعة الحرارية لطبقة الجدار الداخلية على الخصائص الاخرى. هذا النوع منالتصميم يكون قابلة للتطبيق في المواقع التي لديها اختلافات فعالة درجة الحرارة اليومية، وإلا فأن الإنشاءات الثقيلة الكتلة يمكن أنتؤدي إلى مشاكل ارتفاع درجات الحرارة بسبب الكتلة الحرارية الزائدة وأيضا التكلفة العالية . ان طبيعة المناخ في العراق يمكن أنتكون ممثلة في موسمين نموذجيين، فصل الشتاء القصير والبارد وفصل الصيف الطويل، حار والجاف مع فترات قصيرة منAl-Qadisiyah Journal For Engineering Sciences, Vol. 8……No. 3 ….2015387الأشهر المعتدلة . ان تباين اليومي لدرجات الحرارة محدود للغاية ويسبب تراكم الحرارة المخزنة خصوصا في المباني من الكتلةثقيلة . ان استخدام نظام التبريد في المناخ الحار هو الشائع، ويزداد بشكل فعال خصوصا مع المنشآت ذات كتلة ثقيلة . في العراق، معالحاجة الى أكثر من 6 ملايين وحدة بناء جديدة في عام 0202 ، وبسبب النمو السريع في بناء القطاعات السكنية أصبح قطاعالاسكان أكبر مستهلك للطاقة الكهربائية المنتجة، حيث يستهلك أكثر من 83 ٪ من إجمالي الطاقة المنتجة . في هذا البحث، تم دراسةسلوك المواد متغيرة الطور داخل الأسطح الداخلية للمباني لمبنى ذو الكتلة الثقيلة. المقارنة تمت مع حيز اخر مطابق لا يحتوي فيجدرانه الداخلية على هذه المادة وضمن نفس الشروط التشغيلية عن طريق استخدام برنامج محاكاة تسمى ESP-R. وقد استخدمبرنامج قواعد البيانات العالمية للأرصاد الجوية Meteonorm7 لتوليد بيانات المناخ لمدينة بغداد 88.8 N و 44.4 E حيث تمإدخال البيانات في برنامج ESP-R. وكانت النتائج تمثل تحقيقا أوليا في تأثير PCM المدمجة مع مواد البناء الثقيلة منظم جيدلدرجات الحرارة للحيز تحت المناخ الحار . وبالإضافة إلى ذلك، يتم إجراء مقارنة بين سطح داخلي مع مواد متغيرة الطور ذاتدرجات طور مختلفة. أن وجود PCM يمكن أن يكون له تأثير كبير على الأسطح الداخلية وبالتالي درجة حرارة الحيز. ان النتائجتشجع على اجراء تحقيق سنوي الكامل للنموذج واجراء المحاكاة تحت الأحمال التشغيلية الواقعية ومع تثبيت شروط الداخلية ثابتةباستخدام استراتيجيات السيطرة على التدفئة والتبريد والتهوية.


Article
Enhancement of Thermal Storage Properties of Phase Change Material by Using Metallic Swarf

Authors: Abdulkareem A. Khudhair --- Falah F. Hatem --- Dher A. Mohammed Ridha
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2018 Volume: 36 Issue: 5 Part (A) Engineering Pages: 586-595
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

The phase change materials (PCM) is commonly used for storage heat as a latent heat, the main disadvantage of this method is slow response time during charging and discharging; this due to the PCM thermal properties. This work studied experimentally the enhancement of thermal properties of PCM by adding various metallic swarf such as copper, aluminum and iron swarf. Metallic swarf used as thermal conductivity promoter to produce modified paraffin wax samples. The addition of the previous enhancers was conducted with a weight fraction of (7.5%, 12.5% and 17.5%) to the whole weight of the mixture. The experimental results showed that adding of metallic swarf to the PCM decrease the charging time by (5.5 - 22.1%) for weight fractions from (7.5-17.5%) respectively. The addition of metallic swarf to PCM showed enhancement of discharging time by (27 - 77 %) compared with the case of pure wax for copper swarf weight fraction of (7.5 – 17.5%) respectively. Thermal conductivity of PW was enhanced by using aluminum, copper, and iron swarf, where it is found that the maximum enhancement about (53 times) due to the addition of (17.5%) of aluminum swarf. This method is considered a successful economic way due to the use of manufacturing waste.


Article
Use of Phase Change Material in Residential Walls to Reduce Cooling Load
أستخدام مواد متغيرة الطور في الجدران لتقليل حمل التبريد

Author: Mustafa B. Al-Hadithi مصطفى برزان عبد الغفور الحديثي
Journal: Anbar Journal of Engineering Sciences مجلة الأنبار للعلوم الهندسية ISSN: 19979428 Year: 2011 Volume: 4 Issue: 1 Pages: 72-86
Publisher: University of Anbar جامعة الانبار

Loading...
Loading...
Abstract

This paper describes a numerical method for calculating the temperature distribution and latent heat storage (LHS) in the treated wall (TW) and non-treated wall (NTW). The developed method was assumed that the outer cement layer (Iraqi wall) enveloping the external wall of building and houses are contains paraffin wax as a phase change material (PCM). (25%) is the volume percentage of paraffin wax is mixed with cement which forming a treated layer. A comparison results between the (TW) and (NTW) has been done. The paper presents a simple calculation of case study for air-conditioning in two walls type of residential building. The outer solar air temperatures as function of day time are considered for a hot day in summer (July) for Baghdad city. The aim of this paper was to obtain physical validation of the numerical results produced from using developed FORTRAN program. This validation was obtained through a comparison of numerical solution of two different wall compositions exposed to the same external and internal load conditions. The calculations on transient heat transmissions across different walls were conducted. It was found that when using the (TW) with (PCM) produces lower surface and heat flux towards the cooling space with respect to (NTW).

توضح الدراسة البحثية التي أجريت على جدار معامل بمادة متغيرة الطور (شمع البرافين) بنسبة حجمية 25% مع جدار تقليدي من خلال الحل العددي بأن الجدار المعامل يقوم بخزن كمية أكبر من الحرارة داخله في الطبقة المعاملة بعد تعرضهما الى نفس الظروف المحيطة. علما بأن درجة حرارة الهواء الشمسية لمدينة بغداد أخذت لأحر يوم في تموز وبالأتجاه الغربي. وبما أن الطبقة المعاملة هي أقرب الى السطح الخارجي, فأت كمية التفريغ الى المحيط الخارجي هي أكبركما أثبتته الدراسة ان كمية الحرارة المنبعثة من السطح الداخلي للجدار المعامل هي أقل من كمية الحرارة المنبعثة من الجدار القليدي الى المحيط المراد تبريده. كذلك درجة حرارة السطح الداخلي للجدار المعامل هي أقل من درجة حرارة الجدار التقليدي. وعليه يمكن الأستفادة من المواد متغيرة الطور بعد أضافتها بنسب معينة الى مواد البناء وذلك بتقليل الأنبعاث الحراري الى المحيط المراد تبريده ومن ثم تقليل حمل التبريد في فترة الطلب القصوى وبذلك تقليل الحمل المسلط على شبكة الكهرباء الوطنية او تحريك الحمل الأقصى على الشبكة الوطنية الى غير وقته الذي يحدث في فترة الذروى عند أستخدام هذه المواد في البيوت السكنية والمباني الحكومية علما بأنة بالأمكان تطبيقها على البيوت الحديثة والقديمة وهي أمينة الأستخدام.


Article
Experimental Study on Double-Pass Solar Air Heater with and without using Phase Change Material
دراسة تجريبية لسخان الهواء الشمسي ثنائي المجرى في حالة استخدام و عدم استخدام المادة المتغيرة الطور

Author: Abdulrahman Shakir Mahmood عبدالرحمن شاكر محمود
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2019 Volume: 25 Issue: 2 Pages: 1-17
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

In this paper, an experimental study was conducted to enhance the thermal performance of a double-pass solar air heater (SAH) using phase change material (PCM) for thermal storage at climatic conditions of Baghdad city - Iraq. The double-pass solar air heater integrated with thermal storage system was manufactured and tested to ensure that the air heating reserved after the absence of the sun. The rectangular cavity filled with paraffin wax was used as a latent heat storage and incorporated into the lower channel of solar air heater. Experiments were carried out to evaluate the charging and discharging characteristics of two similar designed solar air collectors with and without using phase change material at a constant air mass flow rate of (0.0375 kg/sec). The parameters that affect the thermal performance of the SAH with and without the PCMs presented by solar radiation, the difference in air temperature, outlet air temperature, instantaneous thermal efficiency, and daily efficiency are evaluated. The experimental results show that when using the PCM, the temperature of the outlet air was enhanced and increased over the ambient temperature by (1.5 - 6.5 °C) after sunset for 5 hours period. It was found that the instantaneous thermal efficiency of the heater using thermal storage exceeds 100% after sunset, this is due to a large amount of heat stored in the paraffin wax that has been released during the discharge process. Also, it was found that the daily efficiency of the double pass SAH integrated with and without thermal energy storage unit was (56, 47%) respectively.

في هذا البحث تم اجراء دراسة تجريبية لتعزيز الاداء الحراري لسخان الهواء الشمسي ثنائي المجرى بأستخدام مادة متغيرة الطور للخزن الحراري في ظل الظروف المناخية لمدينة بغداد - العراق. تم تصنيع واختبار سخان هواء شمسي ثنائي المجرى متكاملا مع نظام تخزين حراري لضمان تسخين الهواء بعد غياب الشمس. تم استخدام تجويف مستطيل مملوء بشمع البارافين كخازن حرارة كامن ودمجها في القناة السفلية لسخان الهواء بالطاقة الشمسية. وأجريت التجارب لتقييم خصائص الشحن والتفريغ لمجموعتين متشابهتين لمجمع الهواء بالطاقة الشمسية مع وبدون المادة المتغيرة الطور عند معدل تدفق كتلة ثابت للهواء (0.0375 كغم / ثانية). تم تقييم المعلمات التي تؤثر على الأداء الحراري من سخان الهواء بالطاقة الشمسية مع وبدون المادة المتغيرة الطور والتي تتمثل ب: الإشعاع الشمسي، والفرق في درجة حرارة الهواء، ودرجة حرارة الهواء الخارجة، والكفاءة الحرارية اللحظية والكفاءة اليومية. وأظهرت النتائج التجريبية أنه عند استخدام المادة المتغيرة الطور تم تعزيز درجة حرارة الهواء الخارجة وزادت على درجة الحرارة المحيطة بمقدار (1.5 - 6.5 درجة سيليزية) بعد غروب الشمس لمدة 5 ساعات. وقد وجد أن الكفاءة الحرارية اللحظية للسخان مع استخدام التخزين الحراري تتجاوز 100٪ بعد غروب الشمس,و يرجع إلى ان كمية كبيرة من الحرارة المخزنة في شمع البارافين تم الافراج عنها أثناء عملية التفريغ. ايضا, وجد أن الكفاءة اليومية لسخان الهواء الشمسي ثنائي المجرى مع وبدون وحدة تخزين الطاقة الحرارية كانت (56٪, 47٪) على التوالي.

Listing 1 - 8 of 8
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (8)


Language

English (6)

Arabic and English (2)


Year
From To Submit

2019 (1)

2018 (2)

2016 (1)

2015 (2)

2014 (1)

More...