Modelowanie procesów cieplno – przepływowych w akumulatorze ciepła z materiałem zmiennofazowym
Modelling of thermo-flow processes in heat storage unit with phase change material
Daniel Smykowski
Streszczenie
Alternatywą dla akumulacji energii w cieple jawnym (woda) jest akumulacja ciepła w przemianie fazowej.
Rozwiązanie to polega na wykorzystaniu zjawiska przemiany fazowej ciało stałe – ciecz, którego entalpia (ciepło utajone)
jest znacznie większa niż ciepło jawne. Kolejną zaletą są szerokie możliwości pod względem temperatury pracy akumulatora
ograniczone jedynie właściwościami materiału zmiennofazowego. Technologia akumulacji ciepła w przemianie fazowej nie
jest jednak wolna od wad. Podstawową wadą jest niska przewodność cieplna wielu materiałów zmiennofazowych, wynosząca
np. 0,2 W/m·K dla parafin i 0,5 – 0,7 W/m·K dla soli nieorganicznych.
Analiza procesu wymiany ciepła pomiędzy płynem dostarczającym ciepło, materiałem zmiennofazowym oraz płynem odbierającym
ciepło umożliwia dobór konstrukcji akumulatora zapewniającej odpowiednio skuteczny transport ciepła. W ramach
przedstawionej pracy przeprowadzono symulacje cieplno – przepływowe dla wybranego wariantu konstrukcji akumulatora
z materiałem PCM (Phase Change Material).
Rozwiązanie to polega na wykorzystaniu zjawiska przemiany fazowej ciało stałe – ciecz, którego entalpia (ciepło utajone)
jest znacznie większa niż ciepło jawne. Kolejną zaletą są szerokie możliwości pod względem temperatury pracy akumulatora
ograniczone jedynie właściwościami materiału zmiennofazowego. Technologia akumulacji ciepła w przemianie fazowej nie
jest jednak wolna od wad. Podstawową wadą jest niska przewodność cieplna wielu materiałów zmiennofazowych, wynosząca
np. 0,2 W/m·K dla parafin i 0,5 – 0,7 W/m·K dla soli nieorganicznych.
Analiza procesu wymiany ciepła pomiędzy płynem dostarczającym ciepło, materiałem zmiennofazowym oraz płynem odbierającym
ciepło umożliwia dobór konstrukcji akumulatora zapewniającej odpowiednio skuteczny transport ciepła. W ramach
przedstawionej pracy przeprowadzono symulacje cieplno – przepływowe dla wybranego wariantu konstrukcji akumulatora
z materiałem PCM (Phase Change Material).