相变材料 (PCM) 广泛应用于多种用途,尤其是在潜热热能存储系统 (LHTESS) 中。由于 PCM 的导热系数非常低。少量质量分数的混合纳米颗粒 TiO 2 -CuO (50%–50%) 分散在 PCM 中,其质量浓度分别为 0%、0.25%、0.5%、0.75% 和 1% ,以提高其导热系数。本文重点介绍用于 LHTESS 的混合纳米 PCM (HNPCM) 的热性能。开发了一种基于焓-孔隙度技术的数值模型来求解 Navier-Stocks 和能量方程。对壳管式潜热存储 (LHS) 中 HNPCM 的熔化和凝固过程进行了计算。开发的数值模型已通过文献中的实验数据成功验证。结果表明,分散性杂化纳米粒子提高了HNPCM的有效热导率和密度,当HNPCM的质量分数增加0.25%、0.5%、0.75%和1%时,平均充电时间分别提高了12.04%、19.9%、23.55%和27.33%,储能分别降低了0.83%、1.67%、2.83%和3.88%,放电时间分别缩短了18.47%、26.91%、27.71%和30.52%。
相变材料 (PCM) 广泛应用于多种用途,尤其是在潜热热能存储系统 (LHTESS) 中。由于 PCM 的导热系数非常低。少量质量分数的混合纳米颗粒 TiO 2 -CuO (50%–50%) 分散在 PCM 中,其质量浓度分别为 0%、0.25%、0.5%、0.75% 和 1% ,以提高其导热系数。本文重点介绍用于 LHTESS 的混合纳米 PCM (HNPCM) 的热性能。开发了一种基于焓-孔隙度技术的数值模型来求解 Navier-Stocks 和能量方程。对壳管式潜热存储 (LHS) 中 HNPCM 的熔化和凝固过程进行了计算。开发的数值模型已通过文献中的实验数据成功验证。结果表明,分散性杂化纳米粒子提高了HNPCM的有效热导率和密度,当HNPCM的质量分数增加0.25%、0.5%、0.75%和1%时,平均充电时间分别提高了12.04%、19.9%、23.55%和27.33%,储能分别降低了0.83%、1.67%、2.83%和3.88%,放电时间分别缩短了18.47%、26.91%、27.71%和30.52%。
1 伊拉克大学工程学院电气工程系,巴格达 10071,伊拉克;farqad_alani@yahoo.com 2 加尔米安大学教育学院物理系,卡拉尔 46021,伊拉克;hayder.i.mohammad@garmian.edu.krd 3 巴格达大学能源工程系,巴格达 10071,伊拉克;hussein.alnajjar@coeng.uobaghdad.edu.iq (HMTA-N.);jasim@siu.edu (JMM) 4 跨学科研究中心,药理学系,萨维塔医学和技术科学研究所,萨维塔牙科学院,萨维塔大学,钦奈 600001,印度; Lakshmi@saveetha.com 5 放射学和医学成像系,应用医学科学学院,萨坦·本·阿卜杜勒阿齐兹王子大学,Al-Kharj 11942,沙特阿拉伯;m.alhassen@psau.edu.sa 6 堪培拉大学健康学院,堪培拉,ACT 2600,澳大利亚 7 库姆理工大学机械工程系,库姆 3718146645,伊朗;ebrahimnataj.m@qut.ac.ir 8 加拿大自然资源部 CanmetENERGY 研究中心,加拿大安大略省渥太华 K1A 1M1 9 食物链可持续能源利用中心,能源未来研究所,伦敦布鲁内尔大学,Kingston Lane,Uxbridge,Middlesex UB8 3PH,英国pouyan.talebizadehsardari@brunel.ac.uk (PT)
1 ESTSet ú bal,CINEA,塞特乌巴尔理工学院 (IPS),2910-761 Set ú bal,葡萄牙;luis.coelho@estsetubal.ips.pt (LC);amandio.rebola@estsetubal.ips.pt (AR) 2 能源与环境研究实验室,综合(核心)部,雅典国立和卡波迪斯特里安大学,Psachna 校区,34400 Evia,希腊;geodogas@mail.ntua.gr (GD);yiannis.konstantaras@gmail.com (JK);mgrvrachop@uoa.gr (MGV) 3 可再生能源和节约中心 (CRES),Marathonos 19th Km,19009 Pikermi,希腊;abenou@cres.gr (AB);jchoro@cres.gr (JC); kkari@cres.gr (CK) 4 电力系统技术与电力机电一体化研究所,鲁尔大学,44801 波鸿,德国;Sourkounis@enesys.ruhr-uni-bochum.de 5 Z&X 机械安装有限公司 12 Agapinoros Str,帕福斯 8049,塞浦路斯;zinon@zandxgroup.com * 通讯地址:mkoukou@uoa.gr
1 印度泰米尔纳德邦钦奈 AMET 等同大学机械工程系 2 印度泰米尔纳德邦钦奈 Saveetha 医学与技术科学研究所 Saveetha 工程学院电气与电子工程系 3 印度泰米尔纳德邦钦奈 Ramapuram Easwari 工程学院电气与电子工程系 4 印度泰米尔纳德邦 Srivilliputhur Krishnankoil Kalasalingam 研究与教育学院电子与通信工程系 5 坦桑尼亚圣约瑟夫大学电子与通信工程系 6 沙特阿拉伯利雅得 11451 沙特国王大学科学学院物理与天文系 7 韩国天安市 Dandae-ro 119 檀国大学动物资源科学系 31116
1 淮阴工学院管理与工程学院江苏省智能工厂工程研究中心,淮安 223003,江苏 2 加尔米安大学教育学院物理系,库尔德斯坦卡拉 46021,伊拉克;hayder.i.mohammad@garmian.edu.krd 3 库姆理工大学机械工程系,库姆 1519-37195,伊朗;ebrahimnataj.m@qut.ac.ir 4 巴格达大学能源工程系,巴格达 10071,伊拉克;jasim@siu.edu 5 穆斯塔克巴尔大学学院化学工程与石油工业系,希拉 51001,伊拉克;hasanshker1@gmail.com 6 中水珠江规划勘测设计有限公司,广州 510610,中国; xiongwz2020@126.com 7 伦敦布鲁内尔大学能源未来研究所食物链可持续能源利用中心,Kingston Lane, Uxbridge UB8 3PH,英国 8 加拿大自然资源部 CanmetENERGY 研究中心,1 Haanel Drive, Ottawa, ON K1A 1M1,加拿大 * 通讯地址:sunxinguo2021@163.com (XS);pouyan.talebizadehsardari@brunel.ac.uk (PT);wahiba.yaici@nrcan-rncan.gc.ca (WY);电话:+1-613-996-3734 (WY)
摘要:鉴于建筑领域所需的大量能源,到达未来的可持续能源系统的一个有趣的机会是通往低能建筑的道路。这项工作提出了一种方法,以最佳地整合建筑规模的能源技术(传统和可再生能源),以增强在低碳系统中现有建筑物(通常在能量上的不足)的转换。该方法从经济和环境的角度促进了过渡的可持续性。考虑了操作和设计优化,目的是建议考虑到预期的操作,以提出要安装的技术的最佳能力集。建筑规模的技术与适当的存储单元集成:锂离子电池和热存储(潜热,需要较低的安装空间)。作为一种可调节的可再生技术,系统中包括沼气小型的热量和动力单元。一旦证明了该组件在满足负载方面所起的关键作用,就对该技术的主要能源载体成本对系统设计的影响进行了分析。已经采用了两种优化方法(均基于非线性编程)。结果表明,运营成本可以降低29%。采用了一种合并的方法,该方法同时考虑了操作和设计优化,从而使安装和运营成本降低了27%。在分析的情况下,使用联合优化证实,潜在热存储比电动存储更合适(约为 - 4.5%的成本)。
1-D PCM 棒的横截面积,[m 2 ] 比热,[J kgK ⁄ ] 运行成本,[$ yr ⁄ ] 电价,[$ kWhr ⁄ ] 管材成本,[$ kg ⁄ ] PCM 材料成本,[$ kg ⁄ ] 管内传热系数,[W m 2 K ⁄ ] 总时间步数 电导率,[W mK ⁄ ] 管总长度,[m ] 平准化能源成本,[$ MWh ⁄ ] PCM 潜能,[kJ kg ⁄ ] 径向网格数 管长网格数 努塞尔特数 普朗特数 传热速率,[W] 传热速率,[W] HTF 总质量流速,[kg s ⁄ ] 环内半径,[m] 环状几何中的移动凝固前沿,[m]环形圆柱体 PCM 的热阻,[ m ] 圆柱体 PCM 内的热阻,[ KW ⁄ ] 导热流体内的热阻,[ KW ⁄ ] 雷诺数 温度,[ ℃ ] 边界冷却温度,[ ℃ ] 相变材料熔化温度,[ ℃ ] 管与圆柱体 PCM 之间的界面温度,[ ℃ ] 管内导热流体的速度,[ ms ⁄ ] 管壁厚度,[ mm ] 壳体厚度,[ mm ] 一维 PCM 棒的长度,[ m ] 每天运行小时数,[ hr ] 凝固时间,[ hr ] 移动凝固前沿,[ m ] 设备总寿命,[ yr ] 环形圆柱体 PCM 的轴长,[ m ] 两个坐标系之间的凝固前沿比率 密度,[ kg m 3 ⁄ ] 粘度,[ Pa ∙s ] 潜能储存系统的有效性矩形几何结构显热能分数因子 圆柱形几何结构显热能分数因子 差值或增量步长 泵效率
摘要:壳管式潜热储能装置采用相变材料在几乎恒定的温度下储存和释放热量,具有高传热效率以及高充电/放电功率。尽管许多研究已经通过模拟和实验研究调查了材料配方、传热,但专门针对储能装置设计方法的研究却非常有限。本研究提出了一种综合方法,包括使用多属性决策和多目标决策工具进行材料评估、epsilon-NTU 方法以及使用遗传算法进行成本最小化。该方法通过一系列实验结果得到验证,并应用于太阳能吸收式制冷机应用的储能装置的优化。据报道,单位成本低至 8396 美元/单位,功率为 1.42 千瓦。该方法被证明是一种高效、可靠且系统的工具,可在进行计算流体动力学或详细实验研究之前完成壳管式 LHTES 的初步设计。
摘要:减少能源消耗、碳足迹、设备尺寸和成本是即将出台的能源密集型行业路线图的关键目标。从这个意义上讲,废热回收等解决方案可以复制到不同的行业(例如陶瓷、混凝土、玻璃、钢铁、铝、纸浆和造纸),因此受到大力推广。在这方面,潜热储能 (TES) 作为一种创新技术解决方案,通过回收和储存工业废热来提高整个系统的效率。为此,通过决策支持系统 (DSS) 协助选择相变材料 (PCM)。基于最相关系统参数之间的相关性,开发了一种基于 MATLAB ® 模型的简化工具,以证明跨部门方法的可行性。研究工作进行了参数分析,以评估 PCM-TES 解决方案在不同工作条件和行业下的技术经济性能。此外,还进行了多标准评估,比较了金属合金和无机水合 PCM 盐的工具输出。总体而言,无机 PCM 表现出更高的净经济和能源节约(高达 25,000 欧元/年;480 兆瓦时/年),而金属合金则具有良好的结果、更短的周期和具有竞争力的经济比;其商业发展仍然有限。
