Badania wpływu położenia przegród na proces magazynowania energii w systemach z materiałem fazowo zmiennym

• Autorzy: Wołoszyn Jerzy , Czerwiński Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2023.11.16

Warianty tytułu

EN

Effect of partition placement on the energy storage process in phase change material-based thermal energy storage systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z najbardziej obiecujących rozwiązań w obszarze magazynowania energii termicznej jest wykorzystanie materiałów fazowo zmiennych PCM (phase change materials). Istotnym problemem w szerokim zastosowaniu PCM jest ich mała przewodność cieplna, negatywnie wpływająca na czas ładowania i rozładowania, a tym samym na efektywność całego procesu magazynowania. Celem badań była ocena wpływu położenia przegród w pojedynczym module magazynu na czas topnienia PCM. Badania symulacyjne przeprowadzono, wykorzystując metodę objętości skończonych za pomocą modelu entalpia-porowatość. Porównując moduły wielorurowe z przegrodami i bez przegród, można stwierdzić, że wprowadzenie pionowych przegród przyczynia się do zmniejszenia czasu topnienia o 59%. Zmiana orientacji przegrody na poziomą umożliwia zmniejszenie czasu topnienia o 22,7%. Przy zastosowaniu układu dwururowego warto zastosować przegrodę diagonalną, dla której czas topnienia jest najkrótszy.

EN

Simulation studies of the melting process of phase change materials (PCM) were carried out using the ANSYS Fluent package using the fixed grid enthalpy porosity method. The considered geometric model was a rectangular shell-and-tube storage structure with a partition in various positions, in a single- or 2-tube system. Modules with partitions were compared to modules without partitions. Placing vertical partitions shortened the PCM melting time by 59%, while changing the orientation of the partition to horizontal shortened the melting time by 22.7%. The shortest melting time was obtained for a 2-tube system with a diagonal partition.

Słowa kluczowe

PL

proces magazynowania energii; materiały fazowo zmienne; magazynowanie energii termicznej; CFD

EN

energy storage process; phase change material; thermal energy storage system; CFD

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2023
• Tom: T. 102, nr 11
• Strony: 1246--1250
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Wołoszyn Jerzy

• Katedra Systemów Energetycznych i Urządzeń Ochrony Środowiska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0001-5608-3202

autor

Czerwiński Grzegorz

• AGH w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0001-6257-2328

Bibliografia

• [1] R. Elarem, T. Alqahtani, S. Mellouli, F. Askri, A. Edacherian, T. Vineet, I. A. Badruddin, J. Abdelmajid, Storage 2021, 3, e127.
• [2] K. Rafał, J. Biskupski, S. Bykuć, P. Chaja, Appl. Sci. 2022, 12, 11678.
• [3] M. Fedorczak-Cisak, E. Radziszewska-Zielina, M. Nowak-Ocłoń, J. Biskupski, P. Jastrzębski, A. Kotowicz, J. J. Klemeš, Energy 2023, 278, 127812.
• [4] F. Hassan, F. Jamil, A. Hussain, H. M. Ali, M. M. Janjua, S. Khushnood, M. Farhan, K. Altaf, Z. Said, C. Li, Sustain. Energy Technol. Assess. 2022, 49, 101646.
• [5] Y. B. Tao, Y. L. He, Renew. Sustain. Energy Rev. 2018, 93, 245.
• [6] J. Wołoszyn, K. Szopa, Renew. Energy 2023, 202, 1342.
• [7] B. Zivkovic, I. Fujii, Solar Energy 2001, 70, 51.
• [8] N. Vyshak, G. Jilani, Energy Convers. Manag. 2007, 48, 2161.
• [9] Z. Lipnicki, T. Małolepszy, M. Gortych, P. Grabas, Int. Commun. Heat Mass Transf. 2022, 135, 106083.
• [10] B. Sun, M. Sun, L. Gao, D. Che, Y. Deng, J. Energy Storage 2023, 57, 106280.
• [11] F. Ahmad, S. Hussain, I. Ahmad, T. S. Hassan, A. O. Almatroud, W. Ali, I. E. Farooq, Case Stud. Therm. Eng. 2021, 28, 101419.
• [12] J. Wołoszyn, G. Wyciszkiewicz, Przem. Chem. 2021, 100, nr 9, 879.
• [13] H. B. Mahood, M. S. Mahdi, A. A. Monjezi, A. A. Khadom, A. N. Campbell, J. Energy Storage 2020, 29, 101331.
• [14] G. Czerwiński, J. Wołoszyn, Energies 2023, 16, 268.
• [15] J. Wołoszyn, Przem. Chem. 2022, 101, nr 11, 1023.
• [16] X. Xiao, M. Li, Energy Convers. Manag. 2015, 105, 272.
• [17] J. Gasia, J. M. Maldonado, F. Galati, M. de Simone, L. F. Cabeza, Energy Convers. Manag. 2019, 184, 530.
• [18] X. Hu, X. Gong, Appl. Therm. Eng. 2020, 175, 115337.
• [19] X. Chen, X. Li, X. Xia, C. Sun, R. Liu, Energies 2019, 12, nr 17, 3275.
• [20] S. Ebadi, S. H. Tasnim, A. A. Aliabadi, S. Mahmud, Appl. Therm. Eng. 2020, 174, 115266.
• [21] K. Kant, P. H. Biwole, A. Shukla, A. Sharma, S. Gorjian, J. Energy Storage 2021, 38, 102507.
• [22] K. Mehalaine, D. Lafri, Appl. Therm. Eng. 2023, 230, 120679.
• [23] V. R. Voller, C. Prakash, Int. J. Heat Mass Transfer 1987, 30, 1709.
• [24] Ansys Fluent User’s Guide 2020.
• [25] S. Arena, E. Casti, J. Gasia, L. F. Cabeza, G. Cau, Energy Procedia 2017, 126, 517.
• [26] A. Ghajar, Heat and mass transfer. Fundamentals and applications, McGraw-Hill Professional, 2014.
• [27] P. T. Sardari, R. Babaei-Mahani, D. Giddings, S. Yasseri, M. A. Moghimi, H. Bahai, J. Cleaner Prod. 2020, 257, 120504.