شبیه سازی عددی مخزن ذخیره انرژی حرارتی از نوع بستر متراکم در سیستم کلکتور خورشیدی تحت بار حرارتی متغیر

سیستمهای ذخیره ساز انرژی حرارتی به دلیل کارآیی خوب، هزینه نسبتاً کم و همچنین فن آوری در دسترس در سالهای اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته اند. کلیدی ترین بخش در این سیستمها مخزن ذخیره انرژی است که با جذب انرژی حرارتی در زمان وجود مازاد در سیستم و دفع آن در زمان افزایش تقاضا و یا کاهش تولید باعث یکنواخت تر شدن جریان انرژی بین منابع و مصارف میشود. ذخیره حرارت محسوس در بسترهای متراکم در تانکهای ذخیره انرژی از جمله روشهای مورد تحقیق در این زمینه بوده است. مدلهای پیشنهادی موجود در ادبیات موضوع عمدتا بار حرارتی ورودی تانک در مرحله شارژ و تخلیه را ثابت فرض نموده اند که با حالت واقعی خصوصاً در کاربردهای خورشیدی تطابق ندارد. این مدلهای اغلب بصورت موردی توسعه یافته و امکان تعمیم به همه شرایط و هندسه های مختلف تانکها را ندارند. در روش ظرفیت حرارتی کل بر اساس معادلات تحلیلی بدون بعد شده، شبیه سازی عددی فرآیندهای جذب و دفع انرژی در تانک ذخیره انرژی حرارتی بستر متراکم انجام می شود. استفاده از معادلات بدون بعد توان تحلیل مجموعه ای از تانکها با پارامترهای بدون بعد یکسان را فراهم می آورد. حل عددی معادلات به روش منحنی مشخصه انجام شده است. پس از درستی آزمایی مدل عددی، اثر پروفیلهای دمای بستر تانک و دمای سیال ناقل حرارت ورودی - بعنوان شرایط اولیه و مرزی مسئله - در عملکرد و وضعیت نهایی سیستم ذخیره ساز موردبررسی قرار گرفته اند. نهایتاً با بکارگیری مدل عددی فرآیند شارژ و تخلیه تحت سیکلهای حرارتی متوالی و دمای ورودی متغیر در یک سیستم کلکتور خورشیدی شبیه سازی شده است.

کلیدواژه ها:

ذخیره سازی انرژی حرارتی ، مخزن ذخیره ، بستر متراکم ، ظرفیت حرارتی کل ، روش مشخصه ، کلکتور خورشیدی