Условие термостатирования в проточных аккумуляторах теплоты фазового перехода

Аннотация

Поддержание постоянной температуры теплоносителя на выходе в проточных аккумуляторах теплоты фазового перехода, близкой к температуре фазового перехода, обеспечивается при достаточно интенсивном теплообмене между теплоносителем и поверхностью фазового перехода. Вместе с тем значение отклонения температуры теплоносителя на выходе меньше допустимого не всегда можно обеспечить в течение всего периода осуществления фазового перехода. Для аккумуляторов постоянного поперечного сечения с постоянными по длине теплотехническими характеристиками получено аналитическое решение, позволяющее рассчитать момент времени, начиная с которого отклонение температуры теплоносителя на выходе от температуры фазового перехода становится больше допустимого. Оно применимо для расчета многих проточных аккумуляторов теплоты фазового перехода (кожухотрубных, капсульных и др.), использующих сложную конфигурацию теплообменных поверхностей. Для его вывода использовано аналитическое квазистационарное решение, соответствующее идеальному случаю, когда термическое сопротивление в фазопереходном материале мало. В этом случае достаточно большая интенсивность протекания процесса обеспечивается выбором соответствующих конструктивных параметров на этапе проектирования. Полученное аналитическое решение описывает процесс зарядки и разрядки в аккумуляторах с различной конфигурацией поверхностей теплообмена, являясь общим для описания процессов в проточных аккумуляторах теплоты

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Россихин Н.А., Чукаев А.Г., Макаренков Д.А. Условие термостатирования в проточных аккумуляторах теплоты фазового перехода. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2024, № 2 (113), с. 74--87. EDN: KWUFJW

Литература

[1] Грилихес В.А., Матвеев В.М., Полуэктов В.П. Солнечные высокотемпературные источники тепла для космических аппаратов. М., Машиностроение, 1975.

[2] Бекман Г., Гилли П. Тепловое аккумулирование энергии. М., Мир, 1987.

[3] Левенберг В.Д., Ткач К.М., Гольстрем В.А. Аккумулирование тепла. Киев, Тэхника, 1991.

[4] Kuravi S., Trahan J., Goswami D.Y., et al. Thermal energy storage technologies and systems for concentrating solar power plants. Prog. Energy Combust. Sci., 2013, vol. 39, iss. 4, pp. 285--319. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2013.02.001

[5] Умеренков Е.В. Разработка аккумуляторов теплоты на фазовом переходе для систем теплоснабжения. Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Курск, ЮЗГУ, 2012.

[6] Миуи Дзосэн К.К. Теплоаккумулирующий сосуд. Патент JPS 5736519B2. Заявл. 19.04.1976, опубл. 04.08.1982.

[7] Saito A., Saito A., Utaka Y., et al. Basic research on a latent heat thermal energy storage by direct contact melting and solidification. 1st Report: Visual experiments of direct contact solidification process in paraffin. Trans. JSRAE, 1986, vol. 3, no. 1, pp. 43--50. DOI: https://doi.org/10.11322/tjsrae.3.43

[8] Saito A., Saito A., Utaka Y., et al. Basic research on a latent heat thermal energy storage by direct contact melting and solidification. 2nd Report: Heat transfer characteristics of direct contact solidification of n-Eicosane as PCM. Trans. JSRAE, 1983, vol. 3, no. 1, pp. 51--60. DOI: https://doi.org/10.11322/tjsrae.3.51

[9] Gerhard V. Warmespeicher. Patent DE 3010849. Appl. 21.03.1980, publ. 15.10.1981.

[10] Mehling H. Latent heat storage with PCM-graphite composite material: experimental results from the first test store and potential application field. IEA, ECES IA Annex 10, Phase Change Materials and Chemical Reactions for Thermal Energy Storage. 6th Workshop, 2000. 9 p.

[11] Saito A., Saito A., Katayama K. Basic research on a thermal energy reservoir containing latent heat tes cylindrical capsules. Trans. JSRAE, 1986, vol. 3, no. 1, pp. 35--42. DOI: https://doi.org/10.11322/tjsrae.3.35

[12] Domanski R. Experimental and theoretical investigation of spiral PCM thermal energy storage. Unit IEA, ECES IA Annex 10, Phase Change Materials and Chemical Reactions for Thermal Energy Storage. 2nd Workshop, 1998. 8 p.

[13] Hiroshi I. Operation records of encapsuled heat storage system. IEA, ECES IA Annex 10, Phase Change Materials and Chemical Reactions for Thermal Energy Storage. 2nd Workshop, 1998. 14 p.

[14] Arkar C., Medved S. Enhanced solar assisted building ventilation system using sphere encapsulated PCM thermal heat storage. IEA, ECES IA Annex 17, Advanced Thermal Energy Storage Techniques --- Feasibility Studies and Demonstration Projects. 2nd Workshop, 2002. 9 p.

[15] Россихин Н.А. Система уравнений теплообмена и изменения массы фазы в проточных аккумуляторах теплоты фазового перехода. Аэрокосмический научный журнал, 2017, № 3, с. 39--52.

[16] Rossikhin N.A. General analytical solution of the heat transfer problem in flow heat accumulators on phase transitions. Sciences of Europe, 2019, vol. 44, no. 1, pp. 48--59. EDN: UQOTFN

[17] Россихин Н.А., Чукаев А.Г., Макаренков Д.А. К вопросу о расчете капсульного аккумулятора теплоты по аналитическим зависимостям. Естественные и технические науки, 2016, № 8, с. 82--84. EDN: WXOUVJ

[18] Россихин Н.А., Чукаев А.Г. Затвердевание ограниченного плоского слоя материала, омываемого теплоносителем. Естественные и технические науки, 2015, № 11, с. 482--484. EDN: VHTLUV

[19] Россихин Н.А., Чукаев А.Г. Затвердевание цилиндрического слоя материала, омываемого изнутри теплоносителем. Естественные и технические науки, 2016, № 2, с. 87--89. EDN: VWVQNV

[20] Россихин Н.А., Чукаев А.Г. Затвердевание цилиндрического слоя материала, омываемого снаружи теплоносителем. Естественные и технические науки, 2016, № 2, с. 90--92. EDN: VWVQOF

[21] Rossikhin N. Heat transfer equations in flow-through phase transition heat accumulators with different heat exchange surfaces. Sciences of Europe, 2023, no. 127, pp. 119--128. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.10039452