Czasopismo | PRZEMYSŁ CHEMICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 11

Model zredukowany procesu rozładowania magazynu energii termicznej z materiałem fazowo zmiennym

Reduced order model of the thermal energy storage discharge process with a phase change material

10.15199/62.2024.11.10

nr katalogowy: 151469
10.15199/62.2024.11.10

Streszczenie

Opracowano uproszczony model transportu ciepła wraz ze śledzeniem frontu ciało stałe-ciecz dla procesu krzepnięcia materiału fazowo zmiennego w płaszczowo-rurowym magazynie energii termicznej. Zastosowano redukcję obiektu badań do modelu o skupionej pojemności cieplnej z uwzględnieniem zjawiska przewodzenia. Poprawność zaproponowanego modelu porównano z wynikami analiz numerycznych. Średni błąd bezwzględny pozycji frontu przemiany wynosił 0,17 mm, a różnica średniej temperatury materiału po procesie krzepnięcia była mniejsza niż 0,5 K. Zaproponowane podejście pozwoliło wykonać obliczenia w czasie poniżej 10 s, co w porównaniu z 3 h dla typowych obliczeń z zastosowaniem obliczeniowej mechaniki płynów jest istotnym osiągnięciem.

Abstract

A simplified model of the heat transfer process with phase-change front tracking during solidification of phase change material in shell- -and-tube thermal energy storage was developed. The research object was reduced to the resistor-capacitor model. The correctness of the proposed model was assessed using the results of the numerical anal. The mean absolute error of the phase change front position was 0.17 mm and the discrepancy between the material temp. after the solidification process was less than 0.5 K. The proposed approach was able to perform the calculations in less than 10 s when the anal. using computational fluid dynamic took more than 3 h.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] A. Melcer, E. Kulgmann-Radziemska, W. Lewandowski, Przem. Chem. 2012, 91, nr 7, 1335.
[2] M. Sun i in., J. Energy Storage 2023, 68, 107713.
[3] L. Yang, X. Jin, Y. Zhang, K. Du, J. Cleaner Prod. 2020, 287, 124432.
[4] S. Ben Romdhane, A. Amamou, R. Ben Khalifa, N.M. Saïd, Z. Younsi, A. Jemni, J. Building Eng. 2020, 32, 101563.
[5] J. Jaguemont, N. Omar, P. Van Den Bossche, J. Mierlo, Appl. Therm. Eng. 2018, 132, 308.
[6] T. Zhang, D. Huo, C. Wang, Z. Shi, Renew. Sustain. Energy Rev. 2023, 187, 113724.
[7] J. Wołoszyn, K. Szopa, Energies 2023, 16, nr 23, 7822.
[8] G. Czerwiński, J. Wołoszyn, Energies 2023, 16, nr 1, 268.
[9] J. Panisilvam, P.C. Wang, N.H.S. Tay, J. Energy Storage 2023, 72, 2352.
[10] L.S. Raj, S. Sreenivasulu, B.D. Prasad, Energy Sources A: Recovery Util. Environ. Effects 2023, 45, nr 1, 331.
[11] H. Li, N. Wang, S. He, M. Gao, Appl. Therm. Eng. 2022, 216, 119112.
[12] J. Wołoszyn, K. Szopa, Renew. Energy 2023, 202, 1342.
[13] C. Yu, J. Qian, D. Cao, D. Chen, L. Wu, C. Zhang, J. Energy Storage 2023, 71, 108157.
[14] G. Czerwiński, J. Wołoszyn, Int. Commun. Heat Mass Transfer 2024, 159, 108047.
[15] J. Wołoszyn, G. Czerwiński, Przem. Chem. 2023, 102, nr 11, 1246.
[16] W. Youssef, Y. Ge, S. Tassou, Energy Convers. Manag. 2018, 157, 498.
[17] V.R. Voller, C. Prakash, Int. J. Heat Mass Transfer 1987, 30, 1709.
[18] M. Moreira, T. Silva, J. Dias-de-Oliveira, F. Neto, C. Amaral, Appl. Therm. Eng. 2023, 234, 121342.
[19] H. Wan, X. Xu, T. Xu, K. Kit, R. Yuen, G. Huang, Appl. Therm. Eng. 2022, 214, 118868.
[20] J. Gao, T. Yan, T. Xu, Z. Ling, G. Wei, X. Xu, Appl. Therm. Eng. 2018, 146, 364.
[21] H. Neumann, S. Gamisch, S. Gschwander, Appl. Therm. Eng. 2021, 196, 117232.
[22] A. Bontemps, M. Ahmad, K. Johannès, H. Sallée, Energy Build. 2011, 43, 2456.
[23] N. Zhu, S. Wang, X. Xu, Z. Ma, Int. J. Therm. Sci. 2010, 49, 1772.
[24] F. Souayfane, P.H. Biwole, F. Fardoun, Appl. Therm. Eng. 2018, 130, 660.
[25] C. Pan i in., J. Energy Storage 2022, 51, 104489.
[26] C. Pan, N. Vermaak, X. Wang, C. Romero, S. Neti, Int. J. Heat Mass Transfer 2021, 176, 121479.
[27] F. Liu, G. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, J. Energy Storage 2023, 71, 108163.
[28] K.Y. Leong, S. Hasbi, B.A. Gurunathan, J. Energy Storage 2021, 41, 102932.

Zeszyt


PRZEMYSŁ CHEMICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 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

2024-11

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma