ZASTOSOWANIE DWUPŁASZCZOWEGO WYMIENNIKA CIEPŁA Z WARSTWĄ PCM DO ODZYSKU CIEPŁA ODPADOWEGO

W pracy zaprezentowano koncepcję wykorzystania materiału zmiennofazowego PCM (phase change material) w układzie do odzysku ciepła odpadowego. W proponowanym rozwiązaniu zbiornik akumulacyjny jest dwupłaszczowy. Utworzona między płaszczami szczelina cylindryczna jest wypełniona organicznym materiałem zmiennofazowym, który podczas nagrzewania wody w zbiorniku zmienia stan skupienia, akumulując energię cieplną oraz zwiększając pojemność cieplną zbiornika. Omówiono możliwości odzysku ciepła odpadowego, potencjalne zastosowania materiałów PCM w układach mobilnych oraz stacjonarnych, dokonano także charakterystyki przemian fazowych w aspekcie wykorzystania materiału zmiennofazowego do akumulacji ciepła. Przedstawiono główne założenia konstrukcyjne, przeanalizowano możliwości zastosowań wybranych materiałów PCM oraz omówiono korzyści proponowanego rozwiązania.

Pełny tekst (pdf)

1. Aneke M., Wang M.: Energy storage technologies and real life applications – A state of the art review, Applied Energy, 179 (2016) 350-377.
2. Chandel S.S., Agarwal T.: Review of current state of research on energy storage, toxicity, health hazards and commercialization of phase changing materials, Renewable Sustainable Energy Rev., 67 (2017) 581-596.
3. Farid M.M., Khudhair A.M., Razack S.A.K., Al-Hallaj S.: A review on phase change energy storage: materials and applications, Energy Conversion Management, 45 (2004) 1597-1615.
4. Agyenim F., Hewitt N., Eames P., Smyth M.: A review of materials, heat transfer and phase change problem formulation for latent heat thermal energy storage systems (LHTESS), Renewable Sustainable Energy Rev., 14 (2010) 615-628.
5. Kenisarin M., Mahkamov K.: Solar energy storage using phase change materials, Renewable Sustainable Energy Rev., 11 (2007) 1913-1965.
6. Sharma A., Tyagi V.V., Chen C.R., Buddhi D.: Review on thermal energy storage with phase change materials and applications, Renewable Sustainable Energy Rev., 13 (2009) 318-345.
7. Telkes M., Raymond E.: Storing solar heat in chemicals – a report on the Dover house, Heat Vent, 46 (1949) 80-86.
8. Schaetzle W.J.: Thermal energy storage in aquifers: design and applications, Pergamon, New York 1980.
9. Schmidt F.W.: Thermal energy storage and regeneration, McGraw-Hill, New York 1981.
10. Schröder J., Gawron K.: Latent heat storage, Energy Res., 5 (1981) 103-109.
11. Abhat A., Low temperature latent heat thermal energy storage: heat storage materials, Solar Energy, 30 (1983) 313-332.
12. Smusz R., Wilk J., Gil P., Tychanicz-Kwiecień M., Bałon P.: Badania termofizyczne materiałów zmiennofazowych w aspekcie ich zastosowań w układach do odzysku ciepła odpadowego, ZN PRz Mechanika, 35 (2018) 67-75.
13. Mazmana M., Cabeza M.L., Mehling H., Noguesb M., Hunay Evliya, Paksoy H.Ö.: Utilization of phase change materials in solar domestic hot water systems, Renewable Energy, 34 (2009) 1639-1643.
14. Khot S.A., Sane N.K., Gawali B.S.: Thermal energy storage using PCM for solar domestic hot water systems: A review, J. Inst. Eng. India Ser. C, 93 (2012) 171-176.
15. Castell A., Solé C., Medrano M., Nogués M., Cabeza L.F.: Comparison of stratification in a water tank and a PCM-water tank, J. Solar Energy Eng., 131 (2009) 024501-024501-5.
16. Cabeza L.F., Ibanez M., Sole C., Roca J., Nogues M.: Experimentation with a water tank including a PCM module, Solar Energy Mater. Solar Cells, 90 (2006) 1273-1282.
17. Wilk J., Smusz R.: Initial investigations of coil heat exchanger utilizing waste heat from air conditioning system, ZN PRz Mechanika, 34 1(2017) 131-138.
18. Smusz R.: Numerical study of thermal stratification in hot water storage tank, Progress Computational Fluid Dynamics, 17 (2017) 368-375.