Kompleksowa metoda modelowania, projektowania i badania zmiennofazowych magazynów ciepła

Opis

Powstanie tej publikacji stanowi odpowiedź na rosnące zainteresowanie technologiami magazynowania ciepła w skali przemysłowej. Jest kompleksowym opracowaniem dotyczącym modelowania, projektowania, optymalizacji oraz testowania zmiennofazowych magazynów ciepła, ze szczególnym uwzględnieniem ich zastosowania w przemyśle. Monografię przygotowano z myślą o szerokim gronie odbiorców. Ten gruntowny przewodnik posłuży zatem zarówno inżynierom z branży energetyki cieplnej, jak i badaczom zajmującym się modelowaniem magazynów ciepła. Jest również źródłem specjalistycznej i praktycznej wiedzy dla studentów i doktorantów kierunków technicznych – energetyki, inżynierii środowiska czy inżynierii materiałowej.

Spis treści

1. Wstęp / 7

2. Kompleksowe podejście do modelowania, projektowania i badania zmiennofazowych magazynów ciepła / 25

3. Dobór materiału magazynującego ciepło / 29
Wprowadzenie / 29
3.1. Kryteria doboru materiału magazynującego ciepło / 29
3.2. Metodyka wyznaczania właściwości termofizycznych / 34
3.2.1. Aparatura i warunki pomiarów DSC–TGA / 34
3.2.2. Analiza wyników / 37
3.3. Przykład zastosowania metody / 39
3.3.1. Określenie kryteriów doboru materiału magazynującego / 39
3.3.2. Selekcja materiałów i badania DSC–TGA / 40
3.3.3. Wyznaczenie wskaźników i ocena materiałów / 45
3.3.4. Weryfikacja właściwości materiału magazynującego po eksploatacji w warunkach rzeczywistych / 49

4. Metoda modelowania i optymalizacji magazynu ciepła z przemianą fazową / 51
Wprowadzenie / 51
4.1. Model bilansowy magazynu ciepła / 52
4.2. Metoda obliczeń procesowych oraz dynamicznych (model jednowymiarowy) / 56
4.2.1. Metoda obliczeń procesowych (stacjonarny model magazynu ciepła) / 58
4.2.2 Metoda obliczeń dynamicznych (dynamiczny model magazynu ciepła) / 69
4.3. Metoda symulacji cieplno-przepływowych (numeryczny model trójwymiarowy) / 73
4.3.1. Model przemiany fazowej z modułu Heat Transfer (COMSOL Multiphysics) / 80
4.3.2. Metoda interpolowanej efektywnej pojemności cieplnej (DSC–TGA) / 82

5. Weryfikacja metody w skali laboratoryjnej / 87
Wprowadzenie / 87
5.1. Idea praktycznego wykorzystania przemiany fazowej do akumulacji ciepła / 87
5.2. Stanowisko badawcze w skali laboratoryjnej / 89
5.3. Wyniki pomiarów i ich analiza / 94
5.3.1. Badanie wpływu strumienia powietrza na parametry dynamiczne / 95
5.3.2 Badanie wpływu konstrukcji układu wymiany ciepła na parametry dynamiczne magazynu / 112
5.4. Symulacje cieplno-przepływowe laboratoryjnego magazynu ciepła / 117
5.4.1. Parametry i warunki symulacji / 117
5.4.2. Weryfikacja modelu numerycznego / 120
5.4.3. Syntetyczna analiza wyników symulacji numerycznych i pomiarów / 131

6. Weryfikacja metody w warunkach rzeczywistych / 137
Wprowadzenie / 137
6.1. Zastosowanie magazynu ciepła z przemianą fazową w warunkach rzeczywistych / 137
6.2. Obliczenia bilansowe rzeczywistego systemu magazynowania ciepła / 140
6.3. Pilotażowa instalacja magazynowania ciepła / 146
6.3.1. Założenia i wytyczne pilotażowej instalacji magazynowania ciepła / 147
6.3.2. Obliczenia bilansowe pilotażowego magazynu ciepła / 148
6.3.3. Obliczenia procesowe pilotażowego magazynu ciepła / 149
6.3.4. Symulacje dynamiczne pilotażowego magazynu ciepła / 166
6.3.5. Pilotażowa instalacja magazynowania ciepła / 170
6.4 Badania na pilotażowej instalacji magazynowania ciepła / 177
6.4.1. Wyznaczenie czasów rozładowania akumulatora przy różnych wartościach strumienia wody rozładowującej / 178
6.4.2. Sprawdzenie stabilności parametrów pracy akumulatora w warunkach długotrwałego zasilania zmiennym strumieniem masy pary / 184
6.5 Weryfikacja wyników symulacji / 188
6.5.1. Symulacja pracy magazynu w stanie ustalonym / 188
6.5.2. Symulacja rozładowywania magazynu przy różnych wartościach strumienia wody / 192
Podsumowanie / 199
Literatura / 205
Załącznik A / 219
Załącznik B / 227
Abstrakt / 230

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie