MODELING OF NATURAL CONVECTION AT MELTING IN THE THERMAL ENERGY STORAGE MODULE WITH PHASE CHANGE «SOLID BODY - LIQUID»
Modeling results of heat exchange processes in a cylindrical element of the thermal storage module with phase change “solid body – liquid” are presented. The vertical cylindrical element has design “double pipe” which is filled the phase change material NaNO3. Chanel with heat transfer fluid is loca...
Збережено в:
| Видавець: | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
|---|---|
| Дата: | 2023 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/379 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Репозиторії
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-379 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| collection |
OJS |
| topic |
thermal storage module phase change “solid body – liquid” mathematical model effective heat capacity method natural convection numerical investigation. тепловий акумулятор фазовий перехід «тверде тіло – рідина» математична модель метод ефективної теплоємності вільна конвекція числове дослідження |
| spellingShingle |
thermal storage module phase change “solid body – liquid” mathematical model effective heat capacity method natural convection numerical investigation. тепловий акумулятор фазовий перехід «тверде тіло – рідина» математична модель метод ефективної теплоємності вільна конвекція числове дослідження Yurkov, R. Knysh, L. MODELING OF NATURAL CONVECTION AT MELTING IN THE THERMAL ENERGY STORAGE MODULE WITH PHASE CHANGE «SOLID BODY - LIQUID» |
| topic_facet |
thermal storage module phase change “solid body – liquid” mathematical model effective heat capacity method natural convection numerical investigation. тепловий акумулятор фазовий перехід «тверде тіло – рідина» математична модель метод ефективної теплоємності вільна конвекція числове дослідження |
| format |
Article |
| author |
Yurkov, R. Knysh, L. |
| author_facet |
Yurkov, R. Knysh, L. |
| author_sort |
Yurkov, R. |
| title |
MODELING OF NATURAL CONVECTION AT MELTING IN THE THERMAL ENERGY STORAGE MODULE WITH PHASE CHANGE «SOLID BODY - LIQUID» |
| title_short |
MODELING OF NATURAL CONVECTION AT MELTING IN THE THERMAL ENERGY STORAGE MODULE WITH PHASE CHANGE «SOLID BODY - LIQUID» |
| title_full |
MODELING OF NATURAL CONVECTION AT MELTING IN THE THERMAL ENERGY STORAGE MODULE WITH PHASE CHANGE «SOLID BODY - LIQUID» |
| title_fullStr |
MODELING OF NATURAL CONVECTION AT MELTING IN THE THERMAL ENERGY STORAGE MODULE WITH PHASE CHANGE «SOLID BODY - LIQUID» |
| title_full_unstemmed |
MODELING OF NATURAL CONVECTION AT MELTING IN THE THERMAL ENERGY STORAGE MODULE WITH PHASE CHANGE «SOLID BODY - LIQUID» |
| title_sort |
modeling of natural convection at melting in the thermal energy storage module with phase change «solid body - liquid» |
| title_alt |
МОДЕЛЮВАННЯ ВІЛЬНОЇ КОНВЕКЦІЇ В РОЗПЛАВІ В ТЕПЛОВОМУ АКУМУЛЯТОРІ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДУ «ТВЕРДЕ ТІЛО – РІДИНА» |
| description |
Modeling results of heat exchange processes in a cylindrical element of the thermal storage module with phase change “solid body – liquid” are presented. The vertical cylindrical element has design “double pipe” which is filled the phase change material NaNO3. Chanel with heat transfer fluid is located inner the phase change material. As heat transfer fluid is used Sylthem800, which is the typical for parabolic trough collectors. Developed mathematical model is corresponded Stefan problem when latent heat is taken into account by effective heat capacity method. Influence of natural convection at melting of the phase change material is modeled using effective heat transfer coefficient which is calculated based on criteria equations. The numerical algorithm and in-house Python-code is created for finding of the temperature distributions in phase change material. These temperatures depend on time and heat transfer fluid flow regime. It is found that natural convection at laminar regime influence on the heat transfer in system significantly. Influence of the natural convection is decreased at transfer to turbulent regime. It is connected with intensification of forced convective heat and mass exchange in channel with heat transfer fluid. Velocity of moving for the phase boundary is determined at laminar and turbulent heat transfer flow regime. This velocity is calculated with account of natural convection at melting and without one. Obtained data will be useful for choose of geometric, dynamic and thermophysical parameters of prospect thermal storage modules with phase chance “solid body – liquid”. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/379 |
| work_keys_str_mv |
AT yurkovr modelingofnaturalconvectionatmeltinginthethermalenergystoragemodulewithphasechangesolidbodyliquid AT knyshl modelingofnaturalconvectionatmeltinginthethermalenergystoragemodulewithphasechangesolidbodyliquid AT yurkovr modelûvannâvílʹnoíkonvekcíívrozplavívteplovomuakumulâtorífazovogoperehodutverdetílorídina AT knyshl modelûvannâvílʹnoíkonvekcíívrozplavívteplovomuakumulâtorífazovogoperehodutverdetílorídina |
| first_indexed |
2024-06-01T14:34:27Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:34:27Z |
| _version_ |
1800669723416854528 |
| spelling |
veorgua-article-3792024-02-09T13:52:07Z MODELING OF NATURAL CONVECTION AT MELTING IN THE THERMAL ENERGY STORAGE MODULE WITH PHASE CHANGE «SOLID BODY - LIQUID» МОДЕЛЮВАННЯ ВІЛЬНОЇ КОНВЕКЦІЇ В РОЗПЛАВІ В ТЕПЛОВОМУ АКУМУЛЯТОРІ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДУ «ТВЕРДЕ ТІЛО – РІДИНА» Yurkov, R. Knysh, L. thermal storage module, phase change “solid body – liquid”, mathematical model, effective heat capacity method, natural convection, numerical investigation. тепловий акумулятор, фазовий перехід «тверде тіло – рідина», математична модель, метод ефективної теплоємності, вільна конвекція, числове дослідження Modeling results of heat exchange processes in a cylindrical element of the thermal storage module with phase change “solid body – liquid” are presented. The vertical cylindrical element has design “double pipe” which is filled the phase change material NaNO3. Chanel with heat transfer fluid is located inner the phase change material. As heat transfer fluid is used Sylthem800, which is the typical for parabolic trough collectors. Developed mathematical model is corresponded Stefan problem when latent heat is taken into account by effective heat capacity method. Influence of natural convection at melting of the phase change material is modeled using effective heat transfer coefficient which is calculated based on criteria equations. The numerical algorithm and in-house Python-code is created for finding of the temperature distributions in phase change material. These temperatures depend on time and heat transfer fluid flow regime. It is found that natural convection at laminar regime influence on the heat transfer in system significantly. Influence of the natural convection is decreased at transfer to turbulent regime. It is connected with intensification of forced convective heat and mass exchange in channel with heat transfer fluid. Velocity of moving for the phase boundary is determined at laminar and turbulent heat transfer flow regime. This velocity is calculated with account of natural convection at melting and without one. Obtained data will be useful for choose of geometric, dynamic and thermophysical parameters of prospect thermal storage modules with phase chance “solid body – liquid”. Представлено результати моделювання процесів теплообміну, що мають місце в циліндричному елементі теплового акумулятора з фазовим переходом «тверде тіло – рідина». Спроєктований елемент типу «труба в трубі» розташований вертикально, всередині каналу з теплоакумулювальним матеріалом NaNO3 міститься канал з теплоносієм Sylthem800, який є традиційним для параболоциліндричних сонячних станцій. Розроблено математичну модель процесу, яка належить до задач типу Стефана, де прихована теплота фазового переходу враховувалась методом ефективної теплоємності. Вплив вільної конвекції в розплаві теплоакумулювального матеріалу моделювався з використанням ефективного конвективного коефіцієнта тепловіддачі, який розраховувався на основі критеріальних рівнянь. Розроблено числовий алгоритм та створено власний Python-код для отримання розподілу температур в теплоакумулювальному матеріалі в залежності від часу та режиму течії теплоносія. З’ясовано, що при ламінарному режимі течії теплоносія вільна конвекція в розплаві значно впливає на загальний теплообмін в системі. При переході до турбулентного режиму ефект вільної конвекції нівелюється за рахунок інтенсифікації вимушеного конвективного тепломасообміну в каналі з теплоносієм. Встановлено значення швидкості руху границі розподілу фаз при ламінарному та турбулентному режимах течії теплоносія з урахуванням вільної конвекції в розплаві та без її врахування. Отримані дані будуть корисними під час вибору геометричних, динамічних та теплофізичних параметрів перспективних теплових акумуляторів фазового переходу «тверде тіло – рідина». Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2023-02-17 Article Article https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/379 10.36296/1819-8058.2022.4(71).90-96 Возобновляемая энергетика; № 4(71) (2022): Scientific and applied Journal renewable energy ; 90-96 Відновлювана енергетика; № 4(71) (2022): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 90-96 Vidnovluvana energetika ; No. 4(71) (2022): Scientific and applied Journal renewable energy ; 90-96 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2022.4(71) Copyright (c) 2023 Renewable and hydrogen energy |