Extension de la validité de la méthode de capacité groupée pour un grand nombre de Biot dans une application de stockage thermique

Dans un système de stockage d’énergie thermique typique, un fluide caloporteur est généralement utilisé pour déposer / extraire de la chaleur lorsqu’il traverse un lit emballé de matériau de stockage thermique solide. Un modèle unidimensionnel du transfert de chaleur et du stockage / extraction d’énergie pour un système de stockage thermique en lit emballé a été développé précédemment par les auteurs. Le modèle traite la conduction thermique transitoire dans le matériau de stockage thermique en utilisant la méthode de capacité regroupée, qui n’est pas valable lorsque le nombre de Biot est grand. Les travaux en cours présentent un coefficient de transfert de chaleur efficace entre le solide et le fluide pour de grands nombres de Biot. Avec le coefficient de transfert de chaleur corrigé, la méthode de capacité regroupée peut être appliquée pour modéliser le stockage thermique dans une large gamme de nombres Biot. Quatre structures typiques du matériau de stockage thermique solide sont considérées. Des formules pour le coefficient de transfert de chaleur effectif (et le nombre de Biot effectif) sont présentées. Pour vérifier la prédiction par la méthode de capacité regroupée en utilisant le coefficient de transfert de chaleur efficace, nous comparons les résultats aux solutions analytiques correspondantes. Les résultats sont en très bon accord. Le coefficient de transfert de chaleur effectif a étendu la validité de la méthode de capacité regroupée à de grands nombres de Biot, ce qui est important pour l’analyse des systèmes de stockage d’énergie thermique.