Để tăng hiệu quả của các quy trình công nghiệp sử dụng nhiều năng lượng, việc lưu trữ năng lượng nhiệt có thể mang lại những khả năng mới. Trong những năm gần đây, đặc biệt là các kho lưu trữ năng lượng nhiệt ẩn, khai thác mật độ năng lượng cao của vật liệu chuyển pha (PCM), đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Một cách tiếp cận mới đang được nghiên cứu trong dự án HyStEPs, do Cơ quan Xúc tiến Nghiên cứu Áo (FFG) tài trợ với mã số 868842. Theo ý tưởng này, các thùng chứa chứa PCM được đặt trên bề mặt vỏ của kho lưu trữ hơi nước Ruths, để tăng hiệu quả lưu trữ. Trong nghiên cứu này, một mô hình hai chiều sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn được phát triển để mô phỏng PCM của bộ lưu trữ kết hợp như được thiết kế trong dự án HyStEPs. Phương pháp nhiệt dung biểu kiến ​​được áp dụng trong triển khai MATLAB, xem xét sự truyền nhiệt bằng cả dẫn nhiệt và đối lưu tự nhiên. Mã được xác thực thành công này có thể xử lý mọi bố cục vật liệu mong muốn được sắp xếp trên một miền hình chữ nhật. Hơn nữa, một nghiên cứu tham số về các kích thước và hướng khác nhau của khoang PCM đã được tiến hành. Tác động của sự đối lưu tự nhiên được phát hiện là dẫn đến hành vi thay đổi đáng kể của các khoang được nghiên cứu với hướng khác nhau trong quá trình nạp điện, trong khi nó được phát hiện là không đáng kể trong quá trình phóng điện.

Abstract:

To increase the efficiency of energy-intensive industrial processes, thermal energy storages can offer new possibilities. In recent years, especially latent heat thermal energy storages, exploiting the high energy density of phase change material (PCM), are becoming widely applied in industry. A novel approach is investigated in the project HyStEPs, funded by the Austrian Research Promotion Agency (FFG) with grant number 868842. In this concept, containers filled with PCM are placed at the shell surface of a Ruths steam storage, to increase storage efficiency. In this work, a two-dimensional model using the finite element method is developed to simulate the PCM of the hybrid storage as designed in the HyStEPs project. The apparent heat capacity method is applied in a MATLAB implementation, considering heat transfer by both conduction and natural convection. This successfully validated code can handle any desired layout of materials arranged on a rectangular domain. Furthermore, a parameter study of different dimensions and orientations of the PCM cavity was conducted. The impact of natural convection was found to lead to significantly varying behaviour of the studied cavities with different orientation during the charging process, while it was found to be negligible during the discharging process.

Ngôn ngữ:	En
Tác giả:	Kasper, Lukas
Thông tin nhan đề:	Modeling of the Phase Change Material of a Hybrid Storage using the Finite Element Method
Nhà xuất bản:	TU Wien Academic Press
Loại hình:	Tài nguyên giáo dục mở / Bộ sưu tập: Điện
Bản quyền:	https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
Nguồn gốc:	https://directory.doabooks.org/handle/20.500.12854/70832
Mô tả vật lý:	149p.
Năm xuất bản:	2020