Условия плавления тепловыделяющего пористого элемента с активным охлаждением: приближенное аналитическое решение

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В теплоэнергетических приложениях (например, при исследовании режимов работы устройств для хранения тепловой и электрической энергии) часто появляются задачи, связанные с распространением фронта фазового перехода в теплонапряженных элементах. В настоящей работе рассматривается решение упрощенной задачи о проточном охлаждении плавящегося элемента. Для рассмотренных задач получены аналитические оценки для критических значений тепловыделения, соответствующих началу плавления и полному расплавлению элемента. Результаты подтверждаются численными расчетами.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Г. Донской

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: donskoy.chem@mail.ru
Россия, Иркутск

Список литературы

  1. Sarbu I., Sebachievici C. A Comprehensive Review of Thermal Energy Storage // Sustainability. 2018. V. 10. P. 191. doi: 10.3390/su10010191
  2. Mallick S., Gayen D. Thermal behaviour and thermal runaway propagation in lithium-ion battery systems – A critical review // Journal of Energy Storage. 2023. V. 62. P. 106894. doi: 10.1016/j.est.2023.106894
  3. Panchenko S.V., Bobkov V.I., Fedulov A.S., Chernovalova M.V. Mathematical modelling of thermal and physical-chemical processes during sintering // Non-ferrous Metals. 2018. No. 2. P. 50. doi: 10.17580/nfm.2018.02.09
  4. Thevenin P.O., Ersson A.G., Kusar H.M.J., Menon P.G., Jaras S.G. Deactivation of high temperature combustion catalysts // Applied Catalysis A: General. 2001. V. 212. P. 189. doi: 10.1016/S0926-860X(00)00846-2
  5. Puszynski J., Jayaraman V.K., Hlavacek V. A Stefan problem for exothermic non-catalytic reactions // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1985. V. 28. No. 6. P. 1237. doi: 10.1016/0017-9310(85)90133-4
  6. Tripathi P., Rao L. Single particle and packed bed combustion characteristics of high ash and high plastic content refuse derived fuel // Fuel. 2022. V. 308. P. 121983. doi: 10.1016/j.fuel.2021.121983
  7. Sajjadi M., Azaiez J. Heat and mass transfer in melting porous media: Stable miscible displacements // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015. V. 88. P. 926. doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.017
  8. Вулис Л.А. Тепловой режим горения. М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1954. 288 с.
  9. Lutsenko N.A. Numerical modeling of unsteady gas flow through porous heat-evolutional objects with partial closure of the object’s outlet // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2014. V. 72. P. 602. doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.01.046
  10. Саженков С.А. Исследование задачи Дарси-Стефана о фазовых переходах в насыщенном пористом грунте // ПМТФ. 2008. Т. 49. № 4. С. 81.
  11. Barbu V., Ciotir I., Danaila I. Existence and Uniqueness of Solution to the Two-Phase Stefan Problem with Convection // Applied Mathematics & Optimization. 2021. V. 84. P. 123. doi: 10.1007/s00245-021-09764-w
  12. Crepeau J.C., Siahpush A., Spotten B. On the Stefan problem with volumetric energy generation // Heat and Mass Transfer. 2009. V. 46. P. 119. doi: 10.1007/s00231-009-0550-5
  13. Alsulami R.A., Zope T.M., Premnath K., Aljaghtham M. Convectively cooled solidification in phase change materials in different configurations subject to internal heat generation: Quasi-steady analysis // Applied Thermal Engineering. 2023. V. 221. P. 119849. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2022.119849
  14. Донской И.Г. Влияние лучистых теплопотерь на условия плавления материала с внутренним тепловыделением // Изв. ВУЗов. Проблемы энергетики. 2024. Т. 26. № 3. С. 173. doi: 10.30724/1998-9903-2024-26-3-173-183
  15. Donskoy I. The critical conditions of filtration flow blocking in a porous channel with phase transitions // Journal of Heat and Mass Transfer Research. 2024. doi: 10.22075/JHMTR.2024.34469.1570 (in press)
  16. Gunn D.J. Diffusion and chemical reaction in catalysis and absorption // Chemical Engineering Science. 1967. V. 22. No. 11. P. 1439. doi: 10.1016/0009-2509(67)80071-X
  17. Донской И.Г. Задача Стефана в тепловыделяющем цилиндрическом образце с граничными условиями третьего рода: расчет времени расплавления // iPolytech Journal. 2024. Т. 28. № 2. С. 290. doi: 10.21285/1814-3520-2024-2-290-302
  18. Быков В.И., Цыбенова С.Б. Динамика фазовых переходов первого рода // ДАН. 2009. Т. 429. № 3. С. 347.
  19. Lutsenko N.A. Numerical model of two-dimensional heterogeneous combustion in porous media under natural convection or forced filtration // Combustion Theory and Modelling. 2018. V. 22. No. 2. P. 359. doi: 10.1080/13647830.2017.1406617
  20. Crepeau J., Siahpush A.S. Solid–liquid phase change driven by internal heat generation // Comptes Rendus Mecanique. 2012. V. 340. P. 471. doi: 10.1016/j.crme.2012.03.004

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость положения границы фазового перехода в тепловыделяющем цилиндре от интенсивности тепловыделения (Q) и интенсивности охлаждения (числа рядом с кривыми, Pe0) для Bi = 20 и κ = 1: (а) постоянная скорость течения; (б) постоянный расход.

Скачать (24KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».