Zastosowanie materiału zmiennofazowego do wygładzania wahań strumienia ciepła

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

Warianty tytułu

EN

Application of a phase change material to smoothing heat flux fluctuations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono innowacyjną metodę wygładzania wahań strumienia ciepła, wykorzystującą przemianę fazową materiału wypełniającego akumulator ciepła. Badania przeprowadzono na instalacji pilotażowej, której głównym elementem był akumulator ciepła o pojemności cieplnej 500 MJ. Jako materiał zmiennofazowy wykorzystano sól „hitec” o składzie: 53% KNO3, 40% NaNO2 i 7% NaNO3. Akumulator zasilany był parą wodną o stałej temperaturze i zmiennym strumieniu masy, natomiast po stronie wtórnej chłodzony był wodą o stałym strumieniu masy. Do sterowania instalacją zastosowano tradycyjne układy wykorzystujące regulatory PI oraz sztuczną sieć neuronową. Na podstawie analizy otrzymanych wyników pomiarów stwierdzono, że praca akumulatora ciepła w obszarze przemiany fazowej wygładza wahania strumienia ciepła. Przeprowadzone testy pokazały również, że lepszą jakość sterowania uzyskuje się poprzez zastosowanie sztucznych sieci neuronowych.

EN

The paper presents an innovative method of a heat storage with phase change material to smoothing a heat flux fluctuations. Measurement results were obtained at a pilot scale heat storage installation. The main device of the installation was a heat storage unit with a thermal capacity of 500 MJ, filled with a mixture of “hitec” salt with the composition of 53% potassium nitrate KNO 3 , 40% sodium nitrite NaNO 2 and 7% sodium nitrate NaNO 3 . The heat storage unit was powered by vapor at a constant temperature of 200C and a variable mass flow up to 2000 kg/h, and cooled by water with a constant mass flow equal to 1750 kg/h. It has been shown that heat storage unit working in phase transition region smoothed heat flux fluctuations. The heat storage installation was controlled by traditional control systems based on PI controllers and an artificial neural network. Tests have shown that better control quality were obtained when using the neural networks.

Słowa kluczowe

PL

akumulacja ciepła; materiał zmiennofazowy

EN

heat storage; phase change material

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 5
• Strony: 36--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szulc Piotr

• Politechnika Wrocławska

autor

Tietze Tomasz

• Politechnika Wrocławska

autor

Smykowski Daniel

• Politechnika Wrocławska

autor

Redzicki Romuald

• Politechnika Wrocławska

autor

Sitka Andrzej

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] Wójs K.: Odzysk i zagospodarowanie niskotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin wylotowych. PWN, Warszawa, 2015.
• [2] Hyun D. C., Levinson N. S., Jeong U., Xia Y.: Emerging Applications of Phase-Change Materials (PCMs): Teaching an Old Dog New Tricks. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 3780 – 3795.
• [3] Guo C. X., Ma X. L., Yang L.: PCM/graphite foam composite for thermal energy storage device. 2015 Global Conference on Polymer and Composite Materials (PCM 2015), IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 87 (2015) 012014
• [4] Jin Y., Wan Q., Ding Y.: PCMs heat transfer performance enhancement with expanded graphite and its thermal stability, Procedia Engineering 102 (2015) 1877-1884.
• [5] Dincer I., Zamfirescu C.: Advanced Power Generation Systems. Elsevier, 2014.Kowalski A.: Tytuł artykułu. Rynek Energii 2009, nr 1, str. 1-5.
• [6] 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.
• [7] Jankowski N. R., McCluskey F. P.: A review of phase change materials for vehicle component thermal buffering. Applied Energy, 113 (2014) 1525-1561.
• [8] 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.
• [9] 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.

Uwagi

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