Czasopismo | PRZEMYSŁ CHEMICZNY | Rocznik 2023 - zeszyt 11

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

Effect of partition placement on the energy storage process in phase change material-based thermal energy storage systems

10.15199/62.2023.11.16

nr katalogowy: 146072
10.15199/62.2023.11.16

Streszczenie

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.

Abstract

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.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] R. Elarem, T. Alqahtani, S. Mellouli, F. Askri, A. Edacherian, T. Vineet, I.A. Badruddin, J. Abdelmajid, Storage 2021, 3, e127.
[2] K. Rafał, J. Biskupski, S. Bykuć, P. Chaja, Appl. Sci. 2022, 12, 11678.
[3] M. Fedorczak-Cisak, E. Radziszewska-Zielina, M. Nowak-Ocłoń, J. Biskupski, P. Jastrzębski, A. Kotowicz, J.J. Klemeš, Energy 2023, 278, 127812.
[4] F. Hassan, F. Jamil, A. Hussain, H.M. Ali, M.M. Janjua, S. Khushnood, M. Farhan, K. Altaf, Z. Said, C. Li, Sustain. Energy Technol. Assess. 2022, 49, 101646.
[5] Y.B. Tao, Y.L. He, Renew. Sustain. Energy Rev. 2018, 93, 245.
[6] J. Wołoszyn, K. Szopa, Renew. Energy 2023, 202, 1342.
[7] B. Zivkovic, I. Fujii, Solar Energy 2001, 70, 51.
[8] N. Vyshak, G. Jilani, Energy Convers. Manag. 2007, 48, 2161.
[9] Z. Lipnicki, T. Małolepszy, M. Gortych, P. Grabas, Int. Commun. Heat Mass Transf. 2022, 135, 106083.
[10] B. Sun, M. Sun, L. Gao, D. Che, Y. Deng, J. Energy Storage 2023, 57, 106280.
[11] F. Ahmad, S. Hussain, I. Ahmad, T.S. Hassan, A.O. Almatroud, W. Ali, I.E. Farooq, Case Stud. Therm. Eng. 2021, 28, 101419.
[12] J. Wołoszyn, G. Wyciszkiewicz, Przem. Chem. 2021, 100, nr 9, 879.
[13] H.B. Mahood, M.S. Mahdi, A.A. Monjezi, A.A. Khadom, A.N. Campbell, J. Energy Storage 2020, 29, 101331.
[14] G. Czerwiński, J. Wołoszyn, Energies 2023, 16, 268.
[15] J. Wołoszyn, Przem. Chem. 2022, 101, nr 11, 1023.
[16] X. Xiao, M. Li, Energy Convers. Manag. 2015, 105, 272.
[17] J. Gasia, J.M. Maldonado, F. Galati, M. de Simone, L.F. Cabeza, Energy Convers. Manag. 2019, 184, 530.
[18] X. Hu, X. Gong, Appl. Therm. Eng. 2020, 175, 115337.
[19] X. Chen, X. Li, X. Xia, C. Sun, R. Liu, Energies 2019, 12, nr 17, 3275.
[20] S. Ebadi, S.H. Tasnim, A.A. Aliabadi, S. Mahmud, Appl. Therm. Eng. 2020, 174, 115266.
[21] K. Kant, P.H. Biwole, A. Shukla, A. Sharma, S. Gorjian, J. Energy Storage 2021, 38, 102507.
[22] K. Mehalaine, D. Lafri, Appl. Therm. Eng. 2023, 230, 120679.
[23] V.R. Voller, C. Prakash, Int. J. Heat Mass Transfer 1987, 30, 1709.
[24] Ansys Fluent User’s Guide 2020.
[25] S. Arena, E. Casti, J. Gasia, L.F. Cabeza, G. Cau, Energy Procedia 2017, 126, 517.
[26] A. Ghajar, Heat and mass transfer. Fundamentals and applications, McGraw-Hill Professional, 2014.
[27] P.T. Sardari, R. Babaei-Mahani, D. Giddings, S. Yasseri, M.A. Moghimi, H. Bahai, J. Cleaner Prod. 2020, 257, 120504.

Zeszyt


PRZEMYSŁ CHEMICZNY- e-zeszyt (pdf) 2023-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	68.00 zł

Prenumerata

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Open Access

Zeszyt

2023-11

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma