Методика расчета аккумуляторов холода с веществами с фазовым переходом
DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-13-20
УДК 621.565.2
Захарова В. Ю., Файзуллин Р.В., Бараненко А. В., Кузнецов П. А.
Ключевые слова: аккумулятор тепловой энергии, вещества с фазовым переходом, нестационарный теплообмен при фазовых переходах, математическое моделирование, системы кондиционирования воздуха.
УДК 621.565.2
Методика расчета аккумуляторов холода с веществами с фазовым переходом
Ссылка для цитирования: Захарова В.Ю., Файзуллин Р.О., Бараненко А.В., Кузнецов П.А. Методика расчета аккумуляторов холода с веществами с фазовым переходом // Вестник Международной академии холода. 2021. № 2. С. 13-20. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-13-20
Аннотация
Применение веществ с фазовым переходом (ВФП) жидкость–твердое тело–жидкость является перспективным направлением аккумулирования тепловой энергии, в том числе холода. Аккумулирование осуществляется за счет скрытой теплоты фазового перехода (плавления). В статье приведены сведения о расчетных численных и аналитических моделях процессов в ВФП, позволяющих рассчитывать параметры имеющихся конструкций аккумуляторов. Приведены расчетные данные по величине теплового потока при разрядке капсул сферической формы, содержащих ВФП. В работе предложена методика инженерного расчета аккумуляторов холода на стадии проектирования для различных типов ВФП, расположенных в сферических капсулах в хладоносителе. Она позволяет определить необходимое количество капсул для достижения заданной мощности охлаждения. Для расчета времени разрядки предложена аналитическая зависимость, приемлемая при коэффициентах теплоотдачи с поверхности капсул, соответствующих вынужденному их обтеканию хладоносителем. Исходными данными для расчета служат физические свойства ВФП, свойства материала капсулы и ее геометрические параметры, а также коэффициент теплоотдачи от поверхности капсулы в хладоноситель. Представлены рекомендуемые зависимости для расчета коэффициента теплоотдачи при расположении капсул с ВФП в виде засыпок. Предложенные аналитические зависимости проверены сопоставлением с экспериментальными данными и численными расчетами для сферических контейнеров с внутренним диаметром 64 мм, заполненных н–тетрадеканом. Расхождение при расчете времени разморозки составило не более 3%. Представленная в работе методика расчета может быть использована при проектировании аккумуляторов холода с ВФП в сферических капсулах, в том числе для систем кондиционирования воздуха в зданиях.
Аннотация
Применение веществ с фазовым переходом (ВФП) жидкость–твердое тело–жидкость является перспективным направлением аккумулирования тепловой энергии, в том числе холода. Аккумулирование осуществляется за счет скрытой теплоты фазового перехода (плавления). В статье приведены сведения о расчетных численных и аналитических моделях процессов в ВФП, позволяющих рассчитывать параметры имеющихся конструкций аккумуляторов. Приведены расчетные данные по величине теплового потока при разрядке капсул сферической формы, содержащих ВФП. В работе предложена методика инженерного расчета аккумуляторов холода на стадии проектирования для различных типов ВФП, расположенных в сферических капсулах в хладоносителе. Она позволяет определить необходимое количество капсул для достижения заданной мощности охлаждения. Для расчета времени разрядки предложена аналитическая зависимость, приемлемая при коэффициентах теплоотдачи с поверхности капсул, соответствующих вынужденному их обтеканию хладоносителем. Исходными данными для расчета служат физические свойства ВФП, свойства материала капсулы и ее геометрические параметры, а также коэффициент теплоотдачи от поверхности капсулы в хладоноситель. Представлены рекомендуемые зависимости для расчета коэффициента теплоотдачи при расположении капсул с ВФП в виде засыпок. Предложенные аналитические зависимости проверены сопоставлением с экспериментальными данными и численными расчетами для сферических контейнеров с внутренним диаметром 64 мм, заполненных н–тетрадеканом. Расхождение при расчете времени разморозки составило не более 3%. Представленная в работе методика расчета может быть использована при проектировании аккумуляторов холода с ВФП в сферических капсулах, в том числе для систем кондиционирования воздуха в зданиях.
Ключевые слова: аккумулятор тепловой энергии, вещества с фазовым переходом, нестационарный теплообмен при фазовых переходах, математическое моделирование, системы кондиционирования воздуха.
English
Русский
