НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o047.pdf (1156.89Кб)

УДК 536.24

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия 2 Филиал института машиноведения им. А. А. Благонравова РАН «Научный центр нелинейной волновой механики и технологии», Москва, Россия

Использование солнечной и ветровой энергий, а также биогаза и других возобновляемых источников осложняется неравномерностью их поступления. Поэтому аккумулирование энергии делает потребителя независимыми от режима работы источника энергии.
Один из способов накопления тепловой энергии может быть реализован с помощью аккумулятора на фазовых переходах (АФП) на основе теплоаккумулирующих материалов (ТАМ), изменяющих свое агрегатное состояние в процессе накопления и отдачи тепловой энергии. Эти устройства компактны, обеспечивают высокую плотность запасаемой энергии в сравнении с жидкостными или гравийными тепловыми аккумуляторами. Для интенсификации теплообмена в таких устройствах применяются высокотеплопроводные металлические инклюзивы различной формы, капсульные закладки или размещение теплоаккумулирующих материалов в виде вставок, оребренные теплообменные поверхности и т.д.
Расчет теплообмена АФП базируется на решении нелинейной задачи Стефана и,как правило, проводится с использованием достаточно трудоемких численных методов.
В работе для расчета теплообмена при изменении агрегатного состояния вещества рекомендуется использовать аналитические зависимости, позволяющие рассчитывать характеристики теплообмена при зарядке АФП капсульного типа, в которых ТАМ находится в поперечных вставках.
Предполагалось, что теплообмен в потоке теплоносителя одномерный, теплофизические свойства теплоаккумулирующего материала и теплоносителя постоянны, а теплообмен в АФП - квазистационарный.

1. Байрамов Р.Б., Чукаев А.Г., Арнагулиева Б.А. Исследование свойств гидрооксида натрия как теплоаккумулирующего материала для аккумуляторов фазовых переходов // Известия АН ТССР. 1992. № 1. С. 5-14.
2. Arkar C., Medved S. Enhanced solar assisted building ventilation system using sphere encapsulated PCM thermal heat storage // 2^nd Workshop of IEA ECES IA Annex 17 “Advanced Thermal Energy Storage Techniques – Feasibility Studies and Demonstration Projects” (3-5 April 2002, Ljubljana, Slovenia).
3. Saito A., Saito A., Katayama K. Basic Research on a Thermal Energy Reservoir containing Latent Heat TES Cylindrical Capsules // Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers. 1986. Vol. 3, no. 1. P. 35-42. DOI: 10.11322/tjsrae.3.35
4. Hiroshi I. Operation Records of Encapsuled Heat Storage System // 2^nd Workshop of IEA ECES IA Annex 10 “Phase change materials and chemical reactions for thermal energy storage” (11–13 April 1998, Sofia, Bulgaria).
5. Россихин Н.А. Расчет и проектирование аккумуляторов теплоты на фазовых переходах (капсульного типа). М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 35 с.
6. Чукаев А.Г., Арнагулиева Б.А., Зорина И.Г. Математическое моделирование нестационарного сопряженного теплообмена при фазовопереходных процессах в компактных аккумуляторах теплоты // Известия АН ТССР. 1992. № 1. С. 93-96.
7. Зорина И.Г. Расчет гидродинамики и теплообмена в каналах со вставками с теплоаккумулирующим материалом: дис. … канд. техн. наук. М., 1993. 186 с.
8. Kuravi S., Trahan J., Yogi Goswami D., Rahman M.M., Stefanakos E.K. Thermal energy storage technologies and systems for concentrating solar power plants // Progress in Energy and Combustion Science. 2013. Vol. 39, iss. 4. Р. 285-319. DOI: 10.1016/j.pecs.2013.02.001
9. Лукьянов А.В., Остапенко В.В., Александров В.Д. Аккумуляторы тепловой энергии на основе фазового перехода // Вісник Донбаської національної академії будівництва та архітектури. 2010. № 6 (86). С. 64-68.
10. Россихин Н.А. Уравнение изменения массы фазы в аккумуляторе теплоты фазового перехода // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 5 (17). DOI: 10.18698/2308-6033-2013-5-726
11. Россихин Н.А. Особенности расчета аккумуляторов теплоты на фазовых переходах с промежуточным теплоносителем // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 5 (17). DOI: 10.18698/2308-6033-2013-5-727
12. Россихин Н.А., Зорина И.Г., Чукаев А.Г. Расчет теплообмена в протяженных проточных аккумуляторах фазового перехода с учетом изменения соотношения фаз // Тезисы Международной научной конференции «Наука, техника и инновационные технологии в эпоху могущества и счастья», т. 1 (Ашхабат, 11-13 июня 2015 г.): тез. докл. Ашхабат, 2015.С. 32-34.
13. Россихин Н.А. Уравнение изменения фазового состава в капсульном аккумуляторе теплоты // Тезисы шестой Российской национальной конференции по теплообмену (РНКТ-6). В 3 т. Т. 2 (Москва, 27-31 октября 2014 г.): тез. докл. Москва, 2014. С. 215-216.