This study explores the impact of tube rotation on the melting performance of a multi-tube latent heat energy storage system through numerical analysis. The system involves a phase change material (PCM) contained within a tube, which absorbs heat from hot water flowing through a tube surrounding the PCM, as well as two tubes enveloped by the PCM. The investigation considers the angle between the line connecting the centers of the two inner tubes and the horizon (α = 0°, 45°, 90°, and 135°), along with the direction of rotation of inner tubes. Results are compared with data from scenarios involving only outer tube rotation and stationary systems. Temporal variations in temperature and liquid fraction contours, along with the temporal evolution of average temperature and average liquid fraction of PCM are presented. It was determined that for each α, the melting performance varied from best to worst across the system configurations as follows: the system with all three rotating tubes, the system with only the outer rotating tube, and the stationary system. The minimum time required to complete PCM melting for cases at α = 0°, 45°, 90°, and 135° is respectively 44.92 %, 42.11 %, 41.32 %, and 40.62 % less than that of the stationary system.

Latent heat storage systems are vital for efficient energy management, offering a crucial means to store and release energy, thus enabling sustainable solutions for heating, cooling, and power generation. This study is the first research on how the eccentricity and rotation of the middle tube impact the entropy production characteristics of a triplex-tube latent heat storage system. The computational fluid dynamics is used to conduct the simulations. The system under investigation directs hot water through its inner and outer tubes, which results in the melting of the phase change material (PCM) located within the middle tube. The study delves into the influence of eccentricity magnitude (e=1–8 mm) and angle (α=0°-315°) on the entropy generation rate resulting from heat transfer and fluid friction. The findings revealed that eccentricity, in certain instances, leads to a reduction in both thermal (Ṡg,h) and frictional (Ṡg,f) entropy generation rates. Among the scenarios examined, Case e=6 mm and α=270° exhibits the lowest Ṡg,h of 19.434 W/K, while Case e=8 mm and α=270° demonstrates the highest Ṡg,h of 21.751 W/K. Moreover, Case e=5 mm and α=315° demonstrated the lowest Ṡg,f of 0.000359 W/K, while Case e=1 mm and α=45° showed the highest Ṡg,f of 0.002970 W/K.

Abstract This numerical research study focuses on impacts of using twisted rib geometry on the hydrothermal performance and entropy generation characteristics of biologically synthesized Ag/water nanofluid flowing in heat sink ‌minichannels. To this end, twelve different twisted rib geometries (Case 1 to 12) were designed where the double-row ribs were twisted at the bottom and top portions with twist angles between − 45° and + 45°. To elucidate the cooling performance comprehensively, four different Reynolds numbers (Re = 500, 1000, 1500, and 2000) and four different nanoparticle concentrations ( $$ \varphi \hspace{0.17em}$$ φ  = 0%, 0.1%, 0.5%, and 1%) were included in the numerical computations. Results revealed that using twisted ribs significantly smoothen the fluid flow and reduces pressure drop remarkably depending on twist angles, nevertheless, it deteriorates the cooling performance. In Case 12, the convective heat transfer coefficient reduces by up to 15.8% at Re = 2000 and $$ \varphi$$ φ =1%, compared to the base case. However, pumping power requirement is decreased by 43.9% in this case. Nanoparticle incorporation contributes to enhancement of convective heat transfer coefficient by up to 13.5% at the lowest Re. Frictional entropy generation considerably decreases (up to 31%) when twisted ribs are utilized. However, thermal entropy generation can increase up to 36%, due to ineffective cooling with twisted ribs. This work can be regarded as a first study in the field concerning the effects of top and bottom twist angles on hydrothermal performance and entropy generation in nanofluid-cooled mini-channel heat sinks.