Model zredukowany procesu rozładowania magazynu energii termicznej z materiałem fazowo zmiennym

• Autorzy: Bobula Mikołaj , Wołoszyn Jerzy

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2024.11.10

Warianty tytułu

EN

Reduced order model of the thermal energy storage discharge process with a phase change material

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowano uproszczony model transportu ciepła wraz ze śledzeniem frontu ciało stałe-ciecz dla procesu krzepnięcia materiału fazowo zmiennego w płaszczowo-rurowym magazynie energii termicznej. Zastosowano redukcję obiektu badań do modelu o skupionej pojemności cieplnej z uwzględnieniem zjawiska przewodzenia. Poprawność zaproponowanego modelu porównano z wynikami analiz numerycznych. Średni błąd bezwzględny pozycji frontu przemiany wynosił 0,17 mm, a różnica średniej temperatury materiału po procesie krzepnięcia była mniejsza niż 0,5 K. Zaproponowane podejście pozwoliło wykonać obliczenia w czasie poniżej 10 s, co w porównaniu z 3 h dla typowych obliczeń z zastosowaniem obliczeniowej mechaniki płynów jest istotnym osiągnięciem.

EN

A simplified model of the heat transfer process with phase-change front tracking during solidification of phase change material in shell-and-tube thermal energy storage was developed. The research object was reduced to the resistor-capacitor model. The correctness of the proposed model was assessed using the results of the numerical anal. The mean absolute error of the phase change front position was 0.17 mm and the discrepancy between the material temp. after the solidification process was less than 0.5 K. The proposed approach was able to perform the calculations in less than 10 s when the anal. using computational fluid dynamic took more than 3 h.

Słowa kluczowe

PL

magazynowanie energii termicznej; materiał zmiennofazowy; model o skupionych pojemnościach i oporach; krzepnięcie

EN

thermal energy storage; phase change material; resistor-capacitor model; solidification

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 103, nr 11
• Strony: 1282--1286
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., wykr.

Twórcy

autor

Bobula Mikołaj

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

• https://orcid.org/0009-0008-2875-9875

autor

Wołoszyn Jerzy

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

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

Bibliografia

• [1] A. Melcer, E. Kulgmann-Radziemska, W. Lewandowski, Przem. Chem. 2012, 91, nr 7, 1335.
• [2] M. Sun i in., J. Energy Storage 2023, 68, 107713.
• [3] L. Yang, X. Jin, Y. Zhang, K. Du, J. Cleaner Prod. 2020, 287, 124432.
• [4] S. Ben Romdhane, A. Amamou, R. Ben Khalifa, N. M. Saïd, Z. Younsi, A. Jemni, J. Building Eng. 2020, 32, 101563.
• [5] J. Jaguemont, N. Omar, P. Van Den Bossche, J. Mierlo, Appl. Therm. Eng. 2018, 132, 308.
• [6] T. Zhang, D. Huo, C. Wang, Z. Shi, Renew. Sustain. Energy Rev. 2023, 187, 113724.
• [7] J. Wołoszyn, K. Szopa, Energies 2023, 16, nr 23, 7822.
• [8] G. Czerwiński, J. Wołoszyn, Energies 2023, 16, nr 1, 268.
• [9] J. Panisilvam, P. C. Wang, N. H. S. Tay, J. Energy Storage 2023, 72, 2352.
• [10] L. S. Raj, S. Sreenivasulu, B. D. Prasad, Energy Sources A: Recovery Util. Environ. Effects 2023, 45, nr 1, 331.
• [11] H. Li, N. Wang, S. He, M. Gao, Appl. Therm. Eng. 2022, 216, 119112.
• [12] J. Wołoszyn, K. Szopa, Renew. Energy 2023, 202, 1342.
• [13] C. Yu, J. Qian, D. Cao, D. Chen, L. Wu, C. Zhang, J. Energy Storage 2023, 71, 108157.
• [14] G. Czerwiński, J. Wołoszyn, Int. Commun. Heat Mass Transfer 2024, 159, 108047.
• [15] J. Wołoszyn, G. Czerwiński, Przem. Chem. 2023, 102, nr 11, 1246.
• [16] W. Youssef, Y. Ge, S. Tassou, Energy Convers. Manag. 2018, 157, 498.
• [17] V. R. Voller, C. Prakash, Int. J. Heat Mass Transfer 1987, 30, 1709.
• [18] M. Moreira, T. Silva, J. Dias-de-Oliveira, F. Neto, C. Amaral, Appl. Therm. Eng. 2023, 234, 121342.
• [19] H. Wan, X. Xu, T. Xu, K. Kit, R. Yuen, G. Huang, Appl. Therm. Eng. 2022, 214, 118868.
• [20] J. Gao, T. Yan, T. Xu, Z. Ling, G. Wei, X. Xu, Appl. Therm. Eng. 2018, 146, 364.
• [21] H. Neumann, S. Gamisch, S. Gschwander, Appl. Therm. Eng. 2021, 196, 117232.
• [22] A. Bontemps, M. Ahmad, K. Johannès, H. Sallée, Energy Build. 2011, 43, 2456.
• [23] N. Zhu, S. Wang, X. Xu, Z. Ma, Int. J. Therm. Sci. 2010, 49, 1772.
• [24] F. Souayfane, P. H. Biwole, F. Fardoun, Appl. Therm. Eng. 2018, 130, 660.
• [25] C. Pan i in., J. Energy Storage 2022, 51, 104489.
• [26] C. Pan, N. Vermaak, X. Wang, C. Romero, S. Neti, Int. J. Heat Mass Transfer 2021, 176, 121479.
• [27] F. Liu, G. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, J. Energy Storage 2023, 71, 108163.
• [28] K. Y. Leong, S. Hasbi, B. A. Gurunathan, J. Energy Storage 2021, 41, 102932.

Uwagi

Praca została wykonana w ramach badań statutowych nr 16.16.130.942.