Extender la validez del método de capacitancia agrupada para un gran número de Biot en la aplicación de almacenamiento térmico

En un sistema típico de almacenamiento de energía térmica, un fluido de transferencia de calor se usa generalmente para depositar/extraer calor cuando fluye a través de un lecho empacado de material sólido de almacenamiento térmico. Un modelo unidimensional de transferencia de calor y almacenamiento/extracción de energía para un sistema de almacenamiento térmico de lecho embalado ha sido desarrollado previamente por los autores. El modelo trata la conducción de calor transitoria en el material de almacenamiento térmico utilizando el método de capacitancia agrupada, que no es válido cuando el número de Biot es grande. El trabajo actual presenta un coeficiente de transferencia de calor efectivo entre el sólido y el fluido para grandes números de Biot. Con el coeficiente de transferencia de calor corregido, el método de capacitancia agrupada se puede aplicar para modelar el almacenamiento térmico en una amplia gama de números Biot. Se consideran cuatro estructuras típicas para el material de almacenamiento térmico sólido. Se presentan fórmulas para el coeficiente de transferencia de calor efectivo (y el número de Biot efectivo). Para verificar la predicción por el método de capacitancia agrupada utilizando el coeficiente de transferencia de calor efectivo, comparamos los resultados con las soluciones analíticas correspondientes. Los resultados están muy de acuerdo. El coeficiente de transferencia de calor efectivo extendió la validez del método de capacitancia agrupada a grandes números de Biot, lo que es importante para el análisis de los sistemas de almacenamiento de energía térmica.