Erweiterung der gültigkeit der lumped capacitance methode für große Biot anzahl in thermische lagerung anwendung

In eine typische thermische energie lagerung system, eine wärme transfer flüssigkeit ist in der regel verwendet zu ablagerung/extrakt wärme, wenn es fließt durch eine verpackt bett von solide thermische lagerung material. Ein eindimensionales Modell der Wärmeübertragung und Energiespeicherung / -extraktion für ein Packed-Bed-Wärmespeichersystem wurde zuvor von den Autoren entwickelt. Das Modell behandelt die transiente Wärmeleitung im Wärmespeichermaterial unter Verwendung der Klumpenkapazitätsmethode, die bei großer Biot-Zahl nicht gültig ist. Die aktuelle Arbeit präsentiert einen effektiven Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Feststoff und Flüssigkeit für große Biot-Zahlen. Mit dem korrigierten Wärmeübergangskoeffizienten kann die Lumped Capacitance-Methode angewendet werden, um den thermischen Speicher in einem breiten Bereich von Biot-Zahlen zu modellieren. Es werden vier typische Strukturen für das feste thermische Speichermaterial betrachtet. Formeln für den effektiven Wärmeübergangskoeffizienten (und die effektive Biot-Zahl) werden vorgestellt. Um die Vorhersage durch die Klumpenkapazitätsmethode unter Verwendung des effektiven Wärmeübergangskoeffizienten zu überprüfen, vergleichen wir die Ergebnisse mit den entsprechenden analytischen Lösungen. Die Ergebnisse stimmen sehr gut überein. Der effektive Wärmeübergangskoeffizient erweiterte die Gültigkeit der Sammelkapazitätsmethode auf große Biot-Zahlen, was für die Analyse thermischer Energiespeichersysteme von Bedeutung ist.