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

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.

---

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.