Προσομοίωση Δεξαμενής Αποθήκευσης Θερμότητας με COMSOL

Abstract

Στη διπλωματική αυτή αναπτύσσεται η διαδικασία μοντελοποίησης και προσομοίωσης ενός συστήματος αποθήκευσης θερμικής ενέργειας που χρησιμοποιείται ευρέως και ενδεικνύεται για διάφορες εφαρμογές . Το σύστημα αυτό αποθήκευσης θερμικής ενέργειας μεταφέρει θερμότητα από ένα ρευστό μεταφοράς θερμότητας (Heat transfer fluid – HTF) ρέοντας μέσα από ένα σωλήνα στο περιβάλλων υλικό αλλαγής φάσης (Phase change material – PCM) το οποίο μπορεί να είναι διαφορετικό κατά περίπτωση. Μέσω μιας ασταθούς διαδικασίας τήξεως ή πήξεως το PCM απορροφά ή απελευθερώνει θερμική ενέργεια υπό τη μορφή λανθάνουσας θερμότητας . Επιστημονική και Μηχανολογική πληροφορία επιτυγχάνεται μέσα από την προτεινόμενη διαδικασία μοντελοποίησης . Η προσέγγιση με ακρίβεια παρακολουθεί το κινούμενο μέτωπο τήξης (μοντελοποιημένο ως γραμμή αλληλεπίδρασης υγρού-στερεού) και παρέχει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες σχετικά με τις χρονικά μεταβαλλόμενες ροές θερμότητας ,το θερμοκρασιακό προφίλ ,την αποθηκευμένη ενέργεια κλπ. Στο Μηχανολογικό κομμάτι η προτεινόμενη προσέγγιση λύνει με ακρίβεια και μεμονωμένα και συλλογικά όλα τα ασταθή προβλήματα μεταφοράς θερμότητας για καθένα από τα τμήματα του συστήματος αποθήκευσης θερμικής ενέργειας . Αυτό αποδίδει κρίσιμη γνώση πάνω στις χρονικά μεταβαλλόμενες παραμέτρους αποτελεσματικότητας και απόδοσης του συστήματος αποθήκευσης θερμικής ενέργειας.

In this thesis a model of a heat tank is developed using COMSOL. Heat is transfered from a Heat transfer fluid – HTF which flows at high temperature through a tube to the surrounding Phase change material – PCM (The PCM can vary on occasion). The PCM absorbs or emmits energy in the form of latent heat . The suggested approach accurately tracks the heat distribution inside the heat tank and gives all the necessary information about the time varied heat flow, temperature profiles and stored engergy.