Modellierung und Simulation der Phasenwechselvorgänge in makroverkapselten latenten thermischen Speichern
Fabian Rösler
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Fabian Rösler, Modellierung und Simulation der Phasenwechselvorgänge in makroverkapselten latenten thermischen Speichern (2014), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832595500
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Beschreibung / Abstract
In vielen Prozessen wird Wärme freigesetzt, die jedoch dort und zur gleichen Zeit nicht gebraucht wird. Wärmespeicher dienen dazu, überschüssige thermische Energie aufzunehmen und bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt oder auch an einem anderen Ort wieder abzugeben. Bei der Latentspeicherung wird ein sog. Phase Change Material (PCM) durch zugeführte Wärme geschmolzen, welche bei der Erstarrung wieder frei wird. Ziel ist es, preisgünstige Speicher mit hoher Kapazität auf kleinem Raum zu entwickeln, welche möglichst schnell be- und entladen werden können.
Der Autor beschreibt in dieser Abhandlung seinen Beitrag zum Verständnis der hierbei ablaufenden thermofluiddynamischen Vorgänge. Er hat hierzu Modelle entwickelt, Simulationen durchgeführt und deren Vorhersagen durch Experimente geprüft.
Der Autor beschreibt in dieser Abhandlung seinen Beitrag zum Verständnis der hierbei ablaufenden thermofluiddynamischen Vorgänge. Er hat hierzu Modelle entwickelt, Simulationen durchgeführt und deren Vorhersagen durch Experimente geprüft.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Einleitung
- 1.1 Ausgangspunkt der Arbeit
- 1.2 Stand der Forschung
- 1.3 Beitrag der vorliegenden Arbeit
- 2 Grundlagen
- 2.1 Numerische Simulation in der Thermofluiddynamik
- 2.2 OpenFOAM
- 2.3 Validierung numerischer Modelle
- 3 Mehrphasensimulationen
- 3.1 Einteilung der Modelle
- 3.2 Mischungsansatz
- 3.3 Simulation von fest/flüssig-Phasenwechseln
- 3.4 Volume-of-Fluid-Methode
- 4 Modell makroverkapselter latenter thermischer Speicher
- 4.1 Modellanforderungen und Annahmen
- 4.2 Physikalisches Modell
- 4.3 Numerische Einzelmodelle
- 4.4 Verifizierung durch Bilanzierung
- 4.5 Numerisches Gesamtmodell und Lösungsverfahren
- 5 Versuchsanordnung zur experimentellen Validierung
- 5.1 Anforderungen an die Versuchsanordnung
- 5.2 Aufbau der Versuchsanordnung
- 5.3 Speichermaterial und Stoffdaten
- 5.4 Visuelle Erfassung des Phasenwechsels und Particle Image Velocimetry
- 5.5 Messgrößen und Datenerfassung
- 5.6 Fehlerrechnung
- 6 Validierung des Modells an der Versuchsanordnung
- 6.1 Eingangsgrößen und numerisches Gitter
- 6.2 Grundmodell ohne Kontaktschmelzen
- 6.3 Modell mit Kontaktschmelzen
- 6.4 Gesamtmodell
- 7 Zusammenfassung und Ausblick
- 8 Summary