Teoretyczne i eksperymentalne badania akumulatora ciepła z materiałem zmiennofazowym

• Autorzy: Szulc Piotr , Smykowski Daniel , Tietze Tomasz , Sitka Andrzej , Redzicki Romuald

Warianty tytułu

EN

Computational and experimental studies of a heat storage unit with phase change material

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono badania eksperymentalne oraz symulacje pracy akumulatora ciepła wypełnionego materiałem zmiennofazowym (PCM) w skali laboratoryjnej. Badania obejmowały testy ładowania i rozładowywania akumulatora oraz symulacje numeryczne reprezentujące wymienione procesy. Na podstawie badań laboratoryjnych przeprowadzono walidację modelu numerycznego akumulatora. Symulacje numeryczne umożliwiły dokonanie szczegółowej analizy procesów cieplno-przepływowych zachodzących podczas pracy akumulatora. Otrzymane wyniki pozwoliły na wyznaczenie czasu ładowania i rozładowywania, wizualizację rozkładu temperatury w PCM, określenie spadku temperatury pomiędzy wlotem i wylotem akumulatora, a także obliczenie strumienia ciepła przekazywanego do PCM.

EN

The paper presents combined computational and experimental study of a laboratory-scale heat storage unit with phase change material (PCM). The study involved laboratory tests of charging and discharging process of the heat storage unit, as well as the numerical simulations representing aforementioned processes. This approach allowed to validate the numerical model with respect to experimental results as well as to analyze the thermal and flow processes during the heat storage unit operation. The laboratory-scale heat storage unit was tested by the use of an original laboratory installation, described in the article. The aim of the laboratory tests was to perform charging and discharging of the heat storage unit using air stream. Numerical model of the laboratory heat storage unit was created and verified with reference to experimental results. Obtained results allowed to determine the charging and discharging time, temperature distribution in the PCM material, temperature drop at inlet/outlet of the heat storage unit as well as thermal power during charging and discharging.

Słowa kluczowe

PL

akumulacja ciepła; materiał zmiennofazowy

EN

heat storage; phase change material

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 3
• Strony: 73--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szulc Piotr

• Politechnika Wrocławska

autor

Smykowski Daniel

• Politechnika Wrocławska

autor

Tietze Tomasz

• Politechnika Wrocławska

autor

Sitka Andrzej

• Politechnika Wrocławska

autor

Redzicki Romuald

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] 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.
• [2] 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
• [3] Lichota, J. Lepszy, M. Wójs, K.: Dynamika akumulacji ciepła kul PCM. Rynek Energii 2013, nr 2, s.97–103
• [4] Starościk J.: Magazynowanie ciepła – czy problem jest już rozwiązany? Polski Instalator Numer Specjalny 3/2015
• [5] Pomorski M., Nemś A., Gnutek Z.: Techniki akumulacji energii – część 2. Źródła ciepła i energii elektrycznej, Instal 11/2015
• [6] Zalba B., Marın J., Cabeza L.F., Mehling H.: Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications, Applied Thermal Engineering 23 (2003) 251–283
• [7] Oertel D.: Energiespeicher – Stand und Perspektiven, TAB, Arbeitsbericht Nr. 123, Februar 2008
• [8] Gomez J. C.: High-Temperature Phase Change Materials (PCM) Candidates for Thermal Energy Storage (TES) Applications, Milestone Report NREL/TP-5500-51446, September 2011, Contract No. DE-AC36-08GO28308
• [9] Jankowski N. R., McCluskey F. P.: A review of phase change materials for vehicle component thermal buffering. Applied Energy 113 (2014) 1525–1561
• [10] Agyenim F., Hewitt N., Eames P., Smyth 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 14 (2010) 615–628
• [11] Hyun D. C., Levinson N. S., Jeong U., and Xia Y.: Emerging Applications of Phase-Change Materials (PCMs): Teaching an Old Dog New Tricks. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 3780 – 3795
• [12] Nomura T., Zhu C., Sheng N., Saito G., Akiyama T.: Microencapsulation of Metal-based Phase Change Material for High-temperature Thermal Energy Storage. Sci. Rep. 5, 9117; (2015)
• [13] Guo C. X., Ma X. L. Yang L.: PCM/ graphite foam composite for thermal energy storage device. Global Conference on Polymer and Composite Materials (PCM 2015), IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 87 (2015) 012014
• [14] Jin Y., Wan Q., Ding Y.: PCMs heat transfer performance enhancement with expanded graphite and its thermal stability, Procedia Engineering 102 (2015) 1877 – 1884
• [15] Liu M., Saman W., Bruno F.: Review on storage materials and thermal performance enhancement techniques for high temperature phase change thermal storage systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 2118– 2132
• [16] Foong C. W., Hustad J. E., Løvseth J., Nydal O. J.: Numerical Study of a High Temperature Latent Heat Storage (200-300°C) Using Eutectic Nitrate Salt of Sodium Nitrate and Potassium Nitrate, Proceedings of the COMSOL Conference 2010

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).