Naslov
Eksperimentalna i numerička analiza povećanja učinkovitosti latentnog spremnika topline
(Experimental and numerical analysis of the latent thermal energy storage performance enhancement)

Autori
Kirinčić, Mateo

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Tehnički fakultet

Mjesto
Rijeka

Datum
12.11

Godina
2021

Stranica
150

Mentor
Trp, Anica

Ključne riječi
latentni spremnik topline ; povećanje učinkovitosti ; eksperimentalna analiza ; numerička analiza ; optimizacija
(latent thermal energy storage ; performance enhancement ; experimental analysis ; numerical analysis ; optimization)

Sažetak
U doktorskoj disertaciji provedena je eksperimentalna i numerička analiza izmjene topline pri spremanju i korištenju topline iz latentnog spremnika topline u svrhu povećanja njegove učinkovitosti. Razmatrani latentni spremnik topline izmjenjivač je topline konfiguracije snopa cijevi u plaštu s uzdužnim lamelama na vanjskoj strani svake cijevi, koji kao akumulator topline koristi parafin RT 25, smješten oko cijevi, a kao fluid prijenosnik topline vodu, koja struji kroz cijevi. U svrhu provođenja eksperimentalnog istraživanja, konstruiran je eksperimentalni latentni spremnik topline te je uspostavljena ispitna linija. Proveden je niz eksperimentalnih mjerenja vremenskih promjena temperatura parafina unutar spremnika te temperatura vode na ulazu i izlazu iz spremnika prilikom procesa spremanja i korištenja topline za različite pogonske uvjete. Za fizikalni problem izmjene topline unutar latentnog spremnika topline, definirana je domena numeričkog proračuna za koju je postavljen odgovarajući matematički model. Opisan jednadžbama očuvanja mase, količine gibanja i energije te odgovarajućim početnim i rubnim uvjetima, matematički model opisuje nestacionarni problem strujanja i izmjene topline pri promjeni agregatnog stanja prema entalpijskoj metodi. Rješavanje postavljenog matematičkog modela izvršeno je numeričkim putem, korištenjem metode kontrolnih volumena i računalnog programa za numeričko rješavanje Ansys Fluent. Postojeći numerički postupak nadograđen je nizom napisanih korisničkih funkcija kako bi se omogućio numerički proračun izmjene topline pri promjeni agregatnog stanja akumulatora topline s malom toplinskom vodljivošću. U svrhu provjere valjanosti matematičkog modela i numeričkog postupka, provedena je usporedba numeričkih rezultata s rezultatima eksperimentalnih istraživanja te je utvrđeno dobro poklapanje. Istražen je utjecaj slobodne konvekcije unutar kapljevite faze akumulatora topline na izmjenu topline prilikom taljenja, odnosno skrućivanja akumulatora topline. Daljnjim numeričkim analizama procesa spremanja i korištenja toplinske energije iz latentnog spremnika topline istražen je utjecaj različitih geometrijskih parametara na izmjenu topline, a optimizacijom su dobivene njihove optimalne vrijednosti s obzirom na različite funkcije cilja usmjerene na povećanje učinkovitosti latentnog spremnika topline.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Strojarstvo, Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA