热能储存(TES)越来越多地被认为是有效组合热量和功率(CHP),浓缩太阳能(CSP),加热通风和空调(HVAC)的重要组成部分,并在减少峰值需求的同时帮助管理能量的峰值(例如,来自太阳能或风能),并减少峰值需求。潜热热能存储(LHTES)是一个可行的选择,因为它的储能密度很高。从无量纲数字来看,LHTE的参数分析是高度希望作为建模LHTES系统的工具。一种方法是开发模型方程,以最大程度地减少从实验或模拟获得的模型和数据之间的误差。这种方法可以产生适用于其创建数据范围内的准确相关性,但它不能提供对控制设备瞬态行为的限制限制过程的物理理解。在本文中,我们提出了一种替代方法,从第一原理中确定了潜在的限制过程,然后将关键过程确定为时间的函数,作为LHTES设备的费用。例如,在简单的几何形状中,如果热传递速率受相变材料的自然对流限制,则可以预期熔体分数会在及时变化,并且我们以PCM Grashof数为𝐺𝑟1𝑝1𝑝和PCM PRANDTL数字显示为缩放量为𝑃𝑟(1∕3)。另一方面,如果固体PCM的表面积限制了传热速率,则熔体分数会渐近地增加以达到充分的熔化。对于我们的几何形状,发现这约为90%。使用我们的64个模拟的数据库验证了这些线性和渐近区域以及熔体分数曲线的𝐺𝑟1𝑝1∕3𝑝的形状。设计LHTES设备的实际重要性是熔体的部分,在这种熔体中,热传递速率不再受到对流的限制,此后热量存储速率恶化。我们的方法论的一个测试案例显示了我们方法的价值,即根据时间限制物理现象来预测热量储存速率,这是对LHTES设备进行建模的有效方法。
摘要:相变材料 (PCM) 已成为潜热热能存储 (LHTES) 系统的有前途的解决方案,为在各种工程应用中存储来自可再生能源的能源提供了巨大的潜力。本研究重点是通过将 LHTES 与不同的 PCM 罐配置集成来优化太阳能冷却系统。研究选择了 TRNSYS 仿真软件,并使用从实验室系统原型收集的实验数据进行系统验证。结果表明,使用 PCM 可显著降低 6.2% 的辅助能耗。此外,与不使用 PCM 相比,使用 PCM 时,从储罐到辅助流体加热器的热载体温度流超过 90 ◦ C 的时间延长了 27.8%。在多变的天气条件下,在 LHTES 中使用 PCM 更有效。在观察到天气条件变化的那一天,大约 98% 的冷却负荷是由产生的太阳能提供的。研究结果可用于优化太阳能冷却系统,这将有助于减少使用不可再生燃料的冷却系统对环境的影响。
用于热能存储 (TES) 的相变材料 (PCM) 是一个新兴的研究领域,由于其对科学和技术领域的潜在影响而受到广泛关注。它有利于太阳能、智能纺织品、传热介质和智能建筑等各个研究和应用领域。1 – 4 LHTES 因其优异的相变行为 5 – 7 和高储热能力而成为该领域最有前途的方法。8,9 到目前为止,用于 LHTES 的相变材料 (PCM) 已在建筑储能领域得到广泛研究,例如建筑保温墙体、10 相变水泥板、11 太阳能空间冷却和建筑物供暖应用。12 在所有类型的 PCM 中,有机 PCM 具有理想的特性,包括合适的熔化温度、可忽略的过冷
相变材料(PCM)的潜热热能存储(LHTES)21系统已成为一种增加兴趣的技术。已经报道了有关PCM传热增强的广泛实验和22个数值研究。23然而,仍然缺乏对PCM传热增强的影响24组合的影响以及几何优化对25 LHTES系统整体存储性能的影响。在这项工作中,采用了有效性索引,有效的能源26存储比基于有效性-NTU理论(建立了27个比较TES系统的标准)来评估28 AN LHTES系统的有效储能密度。使用共轭传热分析,我们研究了关键参数和流动条件的29个影响,包括几何参数30(管长度直径比/𝑑𝑑/𝑑𝑑/𝑑𝑑/𝑑𝑑𝑑𝑑,PCM体积比𝜆𝜆),湍流层层层次与HTF的湍流31条件与HTF的条件,以及有效的PCM热电导率,以及有效的PCM热电导率。发现有效的能量储能比33随着管长的长度比率增加,并且存在最佳的PCM体积比。34增加有效的PCM热导率仅有效增强35
玻尔兹曼方法 Oussama El Mhamdi (1) *、Soumia Addakiri (1)、ElAlami Semma (1)、Mustapha El Alami (2) (1) 摩洛哥塞塔特 FST 哈桑第一大学工程工业管理与创新实验室 (2) 摩洛哥卡萨布兰卡哈桑二世大学 Ain Chok 科学学院物理系 LPMMAT 实验室 *通讯作者:电子邮件:oussama.elmhamdi@gmail.com 关键词:格子玻尔兹曼方法、相变材料、热能存储、管壳式热交换器 摘要 热能存储 (TES) 系统在许多工程应用中备受青睐,因为它能够克服能源供应和能源需求之间的不匹配。TES 可用于储存热化学热、显热、潜热或这些热的组合。在这三种形式中,潜热热能存储 (LHTES) 近年来的重要性日益增加,成为传统系统的有前途的替代方案。这些系统使用相变材料 (PCM),采用简单或级联配置,存储熔化潜热(充电过程)并在凝固过程中释放(放电过程)。在 LHTES 系统的不同配置中,管壳式热交换器代表了高温 PCM 中一种有前途且简单的设计。在本文中,我们提出了一项涉及管壳式热交换器的新数值研究,以评估热存储现象。使用格子波尔兹曼方法提供了案例研究和数值结果。
抽象的热系统,包括利用太阳能和废热恢复的热系统,通常在能源供应和需求之间具有不匹配。至关重要的是实施一种热能储存(TES)以有效利用能源。这项研究评估了与太阳能平板收集器合并的堆积床潜热热能存储(LHTES)单元的热性能。结果表明,当孔隙率从0.49增加到0.61时,充电所需的时间会减少7%,并且当流速从2千克/分钟升高时,充电时间降低了2.5%。此外,进行了研究以研究不同种类的石蜡(RT30,RT28HC,WAX,RT58和P56-58)的性能,并比较每种TES储罐的热能,从而导致RT58 TES储罐具有最高的热容量。
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。
热量储能系统对于提高太阳能热应用效率(STEA)是必要的,并消除了能源供应和能源需求之间的不平衡。在热量储能设备中,潜在的热储存装置(LHTE)由于其在几乎恒定的温度下的质量 /体积的高能量密度而受到了很多关注。尽管近年来已经进行了广泛的研究,但对PCM热交换器设计的综合研究很少见。本文介绍了对热存储单元中热传导主导的相变过程的数值和模拟研究。作为传热流体(HTF)流过管,以充电和排放循环和石蜡作为相变材料(PCM)流动。使用先前的假设,我们使用ANSYS软件设计并执行了热量存储系统的模拟。对各种半径还进行了深入的恒定研究。在模拟和分析后,我们得出的结论是,如果夸大管半径,传热空间也随着时间的降低,可以减少充电和排放储存在PCM中的能量。