Dynamika akumulacji ciepła kul PCM

• Autorzy: Lichota J. , Lepszy M. , Wójs K.

Warianty tytułu

EN

Dynamics of heat storage in PCM-filled balls

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule pokazano wyniki eksperymentów pozwalających na identyfikację własności dynamicznych kul wypełnionych materiałem akumulującym ciepło PCM zmieniającym swój stan skupienia ze stałego na ciekły w czasie dostarczania ciepła. Materiał PCM badano wprowadzając sygnał impulsowy poprzez zmianę temperatury wody stanowiącej otoczenie materiału PCM. Odpowiedź impulsową akumulatora ciepła modelowano równaniami inercji. Uzyskany model teoretyczny porównano z odpowiedzią skokową akumulatora. Równania własności dynamicznych pojedynczej kuli pozwalają na modelowanie własności dynamicznych akumulatora ciepła w czasie jego ładowania oraz rozładowania. Ma to duże znaczenie eksploatacyjne przy zastosowaniu predykcyjnych algorytmów skierowania dostawą ciepła np. do systemów ciepłowniczych wyposażonych w źródła kogeneracyjne. Znając przyszły przebieg zapotrzebowania na ciepło przez instalacje u odbiorców oraz znając charakterystyki akumulatora ciepła można w sposób bardziej precyzyjny prowadzić sprzedaż energii elektrycznej na rynku.

EN

This article shows the results of experiments that allow for the identification of dynamic properties of balls filled with phase change material (PCM) changing its physical state from solid to liquid during the delivery of heat. PCM behaviour was studied using impulse signal through changing the temperature of the water, which surrounds PCM. The impulse response of heat accumulator was modeled utilizing transfer functions of first order differential equations. The resulting theoretical model was compared with measurements. Equations of the single ball allow the modeling of dynamic properties of heat accumulator during charging and discharging. This is important during operation of CHP supplying district heating where prediction algorithms are applied. Knowing a future heat demand by customers and knowing the characteristics of the accumulator, CHP can more precisely set an electricity selling policy on a market.

Słowa kluczowe

PL

akumulacja ciepła; zmiana stanu skupienia; parafina; własności dynamiczne; akumulator ciepła

EN

heat storage; phase change; paraffin; dynamic behaviour; heat accumulator

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 2
• Strony: 97--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Lichota J.

• Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych Politechniki Wrocławskie

autor

Lepszy M.

autor

Wójs K.

• Instytut Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej

Bibliografia

• [1] Agyenim F., Hewitt N., Eames P., Smyta M.: A review of materials, heat transfer and phase change problem formulation for latent heat thermal energy storage systems (LHTESS). Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009.
• [2] Alexiades V. A., Solomon A.D.: Mathematical modeling of melting and freezing processes. Hemisphere Publishing Corporation, 1993.
• [3] Badyda K, Bujalski W.: Modelowanie pracy zasobnika w celu prognozowania obciążenia elektrociepłowni. Rynek Energii, 2009, nr 6 (85), str. 61-67.
• [4] Hiebler S.: Kalorimetrische Methoden zur Bestimmung der Enthalpie von Latentwärmespeichermaterialien während des Phasenübergangs. Rozprawa doktorska, Technische Universität München, 2007.
• [5] Incropera F.P., DeWit D.P.: Fundamentals of heat and mass transfer. Wiley, New York, 2002.
• [6] Ksionek D., Rosiński M., Spik Z.: Badania eksperymentalne stabilności termodynamicznej materiałów zmiennofazowych w aspekcie magazynowania w nich energii. Rynek Energii 6(97)/2011.
• [7] Lichota J., Lepszy M., Wójs K.: Badania efektywności akumulacji ciepła w materiale o zmiennej fazie. konferencja: Rynek Ciepła 2012: materiały i studia: praca zbiorowa / pod red. Henryka Kapronia. Lubin: Kaprint, 2012. s. 405-419.
• [8] Lichota J., Wójs K.: Phase changing materials - the state of the art. Systems. Journal of Transdisciplinary Systems Science. 2010, vol. 14, spec. iss., s. 77-87.
• [9] Sciacovellia A., Verdab V., Gagliardic F.: Thermo-fluid dynamic model for control analysis of latent heat thermal storage system. 25th International Conference on efficiency, cost, optimization, simulation, and environmental impact of energy systems, June 26-29, 2012 Perugia, Italy.
• [10] Streicher W.: Fortschrittliche Wärmespeicher Erhöhung von solarem Deckungsgrad und Kesselnutzungsgrad und Emissionsverringerung durch verringertes Takten. Projekt zum IEA-SHC Task 32, Berichte aus Energie- und Umweltforschung 15/2007.
• [11] Taler J., Duda P.: Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła. WNT 2003.
• [12] Wójs K., Lichota J., Bechtold Z., Lepszy M.: Matematyczne modelowanie i zastosowania akumulacji odpadowego ciepła z elektrowni w materiałach z przemianą fazową. Rynek Energii 2011, nr 5, s. 66-73.