Tytuł pozycji:
Optymalizacja konstrukcji akumulatora ciepła z materiałem zmiennofazowym
Wśród szeregu technologii magazynowania energii cieplnej jednym z obiecujących rozwiązań jest wykorzystanie przemiany fazowej, najczęściej przemiany ciało stałe – ciecz. Entalpia (ciepło utajone) takiego procesu jest znacząco większa niż ciepło jawne. Kluczową przewagą akumulacji ciepła w przemianie fazowej jest możliwość jej zastosowania w różnym zakresie temperatur w zależności od zastosowanego materiału zmiennofazowego. Technologia magazynowania ciepła w przemianie fazowej ma jednak również pewne ograniczenia. Istotną wadą dużej części materiałów zmiennofazowych jest niski współczynnik przewodzenia ciepła, który w przypadku np. soli nieorganicznych jest na poziomie 0,5 – 0,7 W/m·K, a z kolei dla parafin wynosi zaledwie 0,2 W/m·K. Jednym ze sposobów intensyfikacji procesu wymiany ciepła pomiędzy medium dostarczającym ciepło a materiałem PCM jest zastosowanie odpowiedniej konstrukcji akumulatora ciepła, m.in. rur ożebrowanych. Na wymianę ciepła w akumulatorze wpływ ma szereg czynników związanych z jego konstrukcją, m.in. ilość, rozmieszczenie oraz wymiary rur ożebrowanych oraz proporcje gabarytów akumulatora. W artykule przeprowadzono analizę wpływu przedstawionych czynników na parametry cieplno–przepływowe akumulatora ciepła i przedstawiono zoptymalizowany akumulator o pojemności cieplnej 10GJ.
Among large variety of thermal energy storage technologies, one of the promising solutions is to take advantage of the phase change process, usually solid–liquid. The enthalpy (latent heat) of this process is significantly larger comparing to sensible heat. An essential advantage of latent heat storage is the possibility of its application in different temperature range, depending on the phase change material used. This technology is however charged with several drawbacks. An important disadvantage of numerous PCMs is their low thermal conductivity coefficient, which ranges from 0.2 W/m·K in case of paraffins to 0.5-0.7 W/m·K for inorganic salts. One of the solutions to enhance the heat transfer between the heat transfer fluid and the PCM material is to tune the design of the heat storage unit, e.g. to use finned pipes. The heat transfer in a heat storage unit is affected by several factors, i.e. internal design, configuration and size of heat transfer pipes as well as dimensions ratio. In presented paper, the impact of these factors on thermal and flow parameters has been analyzed and an optimized design of a heat storage unit of 10 GJ capacity has been proposed.
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).
