Thickening of phase change materials (PCM) to avoid segregation

Estudi elaborat a partir d’una estada a Çukurova University, Turquia, al juliol del 2006. L’emmagatzematge d’energia tèrmica ha atret interès en aplicacions tèrmiques com l’aigua calenta, la calefacció i l’aire condicionat. Aquests sistemes són útils per corregir la no coincidència entre la oferta i la demanda d’energia. Principalment hi ha dos tipus de sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica, emmagatzematge amb calor sensible i amb calor latent. L’emmagatzematge amb calor latent és particularment atractiu degut a la seva habilitat de donar una densitat d’emmagatzematge d’energia més alt i la seva característica d’emmagatzemar calor a una temperatura constant corresponent a la temperatura de transició de fase de la substància emmagatzemadora de calor. Les salts hidratades orgàniques tenen certes avantatges com a materials d’emmagatzematge de calor latent sobre els materials orgànics. En canvi, quan les salts hidratades s’utilitzen com a materials de canvi de fase (PCM) apareixen alguns problemes en les aplicacions d’emmagatzematge de calor latent. Aquests són el subrefredament de les salts hidratades quan es congelen degut a les seves dèbils propietats de nucleació, i la separació de fase que hi apareix degut a una fusió incongruent. En aquest estudi, s’estabilitza sal de Glauber (Na2SO4.10H2O) amb diferents concentracions de poliacrilamida i gelatina per prevenir la fusió incongruent. Per prevenir el subrefredament s’utilitza un agent nucleant amb una estructura cristal•lina semblant a la de la sal de Glauber. La capacitat d’emmagatzematge de calor de les mostres de PCM estabilitzades amb diferents concentracions de gels polimèrics es determinen amb DCS i amb el mètode T-history.

Numerical analysis of including phase change material in a domestic hot water cylinder

The domestic hot water cylinder incorporates encapsulated pcm placed in 57 vertical pipes. The use of PCM increases the thermal energy storage capacity of the cylinder and allows the use of low cost electricity during low peak periods. After experimental validation the numerical model developed in the project will be used to optimize the distribution of the pcm inside the water tank.

Contact melting of a three-dimensional phase change material on a flat substrate

In this paper a model is developed to describe the three dimensional contact melting process of a cuboid on a heated surface. The mathematical description involves two heat equations (one in the solid and one in the melt), the Navier-Stokes equations for the flow in the melt, a Stefan condition at the phase change interface and a force balance between the weight of the solid and the countering pressure in the melt. In the solid an optimised heat balance integral method is used to approximate the temperature. In the liquid the small aspect ratio allows the Navier-Stokes and heat equations to be simplified considerably so that the liquid pressure may be determined using an igenfunction expansion and finally the problem is reduced to solving three first order ordinary differential equations. Results are presented showing the evolution of the melting process. Further reductions to the system are made to provide simple guidelines concerning the process. Comparison of the solutions with experimental data on the melting of n-octadecane shows excellent agreement.

Analysis of thermal properties of phase change materials (PCM) using differential scanning calorimeter (DSC)

Commercially available PCM RT 20, RT 27, SP 22, A17 and SP 25 A8. Were analyzed using dynamic and step method of heat flux DSC. The results of the dinamic and step method were compared with commercial valures. It was found that RT 20 & RT 27 showed good conforming of results with commercial values while SP 22 A17 & SP 25 A8 did not show conformity.

Improvement of the thermal performance of commercial freezers using phase change materials (PCM)

The aim of this work is to improve the thermal performance of commercial freezers using phase change materials (PCM) and the prove the importance of the correct PCM selection (melting temperature) for each application. To do this a vertical freezer with and without macro encapsulation PCM are used to assess the benefits of using PCM in minimizing temperature fluctuations and to maintain at the lowest possible temperature the freezer under heat of losses.

Thermal energy storage with phase change materials in building envelopes

Els materials de canvi de fase (PCM) han estat considerats per a l’emmagatzematge tèrmic en edificis des de 1980. Amb la inclusió dels PCM en plaques de guix, guix, formigó o altres materials que s’utilitzen per a cobrir les parets, l’emmagatzematge tèrmic pot ser part de les estructures fins i tot en edificis lleugers. Les noves tècniques de microencapsulació han obert moltes possibilitats en aplicacions per a edificis. El treball que es presenta és el desenvolupament d’un formigó innovador mesclat amb PCM microencapsulat, amb un punt de fusió de 26 oC i una entalpia de canvi de fase de 110 kJ/kg. El primer experiment va ser la inclusió del PCM microencapsulat dins del formigó i la construcció d’una caseta amb aquest nou formigó-PCM. Es va construir una segona caseta al costat de la primera amb les mateixes característiques i orientació però amb formigó convencional que serveix com a referència. Durant els anys 2005 i 2006 es va analitzar el comportament d’ambdues casetes i més tard es va edificar un mur Trombe a la paret sud de totes dues per investigar la seva influència durant la tardor i l’hivern.

Application of standard and refined heat balance integral methods to one-dimensional Stefan problems

The work in this paper concerns the study of conventional and refined heat balance integral methods for a number of phase change problems. These include standard test problems, both with one and two phase changes, which have exact solutions to enable us to test the accuracy of the approximate solutions. We also consider situations where no analytical solution is available and compare these to numerical solutions. It is popular to use a quadratic profile as an approximation of the temperature, but we show that a cubic profile, seldom considered in the literature, is far more accurate in most circumstances. In addition, the refined integral method can give greater improvement still and we develop a variation on this method which turns out to be optimal in some cases. We assess which integral method is better for various problems, showing that it is largely dependent on the specified boundary conditions.

Mecanismos de deformación en aceros inoxidables austeníticos metaestables

La deformación plástica puede inducir a la transformación de la austenita a martensita en los aceros inoxidables austeníticos metaestables. Para analizar este hecho, el inoxidable austenítico metaestable grado AISI 301 LN fue estudiado en dos condiciones diferentes: recocido y laminado en frío. En el primer caso, el acero era completamente austenítico, mientras que después de la laminación presentaba un importante porcentaje de α’-martensita. Se evaluó el cambio de fase cuando el acero es sometido a ensayos monotónicos y cíclicos, así como cuando ha sido modificada la superficie mediante el granallado o se han realizado tratamientos térmicos de reversión. Se utilizaron diferentes técnicas de caracterización microestructural para detectar y cuantificar la martensita, como microscopía óptica, difracción de rayos-X (DRX) y difracción de electrones retrodispersados (EBSD); como también de caracterización mecánica para evaluar el comportamiento de los aceros, trabajo esencial de fractura (TEF), conformabilidad, fatiga de alto número de ciclos (HCF) y nanoindentación. Los resultados mostraron un incremento en la resistencia mecánica del acero laminado en comparación al acero recocido; este hecho está relacionado con la presencia de martensita originada por la laminación. Sin embargo, en términos de deformación y endurecimiento el acero recocido presenta un mejor desempeño como consecuencia del elevado porcentaje de fase austenítica. Así mismo, revertir la martensita de laminación a austenita y refinar la austenita presente permite obtener un acero con una propiedades mecánicas similares a cuando esta en la condición laminado.

One-dimensional solidification of supercooled melts

In this paper a one-phase supercooled Stefan problem, with a nonlinear relation between the phase change temperature and front velocity, is analysed. The model with the standard linear approximation, valid for small supercooling, is first examined asymptotically. The nonlinear case is more difficult to analyse and only two simple asymptotic results are found. Then, we apply an accurate heat balance integral method to make further progress. Finally, we compare the results found against numerical solutions. The results show that for large supercooling the linear model may be highly inaccurate and even qualitatively incorrect. Similarly as the Stefan number β → 1&sup&+&/sup& the classic Neumann solution which exists down to β =1 is far from the linear and nonlinear supercooled solutions and can significantly overpredict the solidification rate.

Application of the N-alkane molecular alloys to thermally protected containers for catering

A thermally controlled transport device was designed and tested. As hot food needs to be transported at temperatures between 60 and 70ºC in order to avoid contamination by microorganisms, the use of Molecular Alloy Phase Change Materials (MAPCM) can lead to improvements in this field of application. A heat transfer numerical simulation of the box used for transporting the food was conducted. Despite obvious simplifications, a good agreement between numerical simulation and experimental results was obtained. Furthermore, we compared our experimental results with those from other experiments related to the transport of hot food. Here, pizza is taken as the example, and it is shown that delivering time can be increased three-fold.

A change would do you good . . . An experimental study on how to overcome coordination failure in organizations

Many organizations suffer poor performance because individuals within the organization fail to coordinate on efficient patterns of behavior. Using controlled laboratory experiments, we study how financial incentives can be used to find a way out of such performance traps. Our experiments are set in a corporate environment where subjects' payoffs depend on coordinating at high effort levels; the underlying game being played repeatedly by employees is a weak-link game. In an initial phase, the benefits of coordination are low relative to the cost of increased effort. Play in this initial phase typically converges to an inefficient outcome with employees failing to coordinate at high effort levels. The experimental design then explores the effects of varying the financial incentives to coordinate at a higher effort level. We find that an increase in the benefits of coordination leads to improved coordination, but, surprisingly, large increases have no more impact than small increases. Once subj

A right to a national space of communication? : on Stateless nations, their right to a space of communication of their own

Hem establert les bases metodològiques i teòriques per investigar la pregunta “Tenen les nacions sense estat el dret de controlar el seu propi espai de comunicació?”. La investigació ajusta el concepte d’espai de comunicació a la teoria política, cercant els seus límits en els drets individuals i, des de la perspectiva del liberalisme 2, aportant la justificació del seu control en quant que plataforma que incideix en la conservació i supervivència d’una cultura nacional. El primer article i fase de la tesi és l’adaptació i definició del concepte espai de comunicació. Fins ara, la recerca ha proposat diferents models d’espai de comunicació entenent si es tracta d’una visió emfatitzant la distribució i la producció de material marcat amb els símbols de la identitat nacional de la societat emissora, o bé si emfatitza la idea d’un espai de circulació de fluxos comunicatiu ajustat a un territori tradicionalment vinculat a una identitat nacional o nació sense estat. Igualment, es distingeix la dimensió d’emissió –sortir del territori al món- i la de recepció –fluxos informatius rebuts des del món al territori, concretament, al ciutadà; el paper d’intervenció de les institucions democràtiques és diferent en una dimensió o una altra i, per tant, també són diferents els drets afectats i les teories o principis que neguen o justifiquen el control de l’espai de comunicació. També s’ha indagat en les teories sobre els efectes cognitius dels mitjans de comunicació per relacionar-los amb la construcció nacional com a cohesió simbòlica i cultural. Si bé els mitjans no poden fer canviar de pensament immediatament, sí que poden conformar a llarg termini una percepció nacional general. Una comunitat és imaginada, donada la distància física dels seus components, i la comunicació social és, juntament amb l’educació, el principal factor de construcció nacional, avui en dia.

Transitional effects of a pension system change in Spain

This paper studies the output effects, transition costs and the change in pension benefits derived from the substitution of the current unfunded pension system by a fully funded pension system financed through mandatory savings.These effects are estimated by using reduced versions of the neoclassical and endogenous growth frameworks. Because of the greater capital accumulation during the transition phase, final output increases by 23,6% (neoclassicalframework); and a 24,5-31,5% (endogenous growth framework). The initial revenue loss for the government would represent a 4,8% of the GDP, raising very slowly during the transition period. Given the new growth rates, rates of return ofphysical capital, and financial intermediation costs, we have that the capitalization pension benefits obtained by all 30-contribution-year worker would be more than twice than those that guarantee the financial sustainability of thepublic pension system