Avaliação do Armazenamento de Energia Térmica em um Sistema de Leito Empacotado com Partículas Aglomeradas: Carregamento e Descarregamento

Resumo

A segurança energética e a mitigação das alterações climáticas são dois desafios críticos para um futuro sustentável. A procura de energia global está a crescer rapidamente e a maioria ainda depende dos combustíveis fósseis. Os sistemas de armazenamento de energia térmica (TES) têm uma importância potencial no que diz respeito à taxa de consumo de energia no mundo Yang et al. (2022). O desempenho térmico do sal fundido (MS) em espuma de células abertas inclui TES e pode ser dividido em três áreas, como materiais de calor sensível (sólido e água), calor latente (materiais de mudança de fase (PCMs)) e termoquímico (reações químicas exotérmicas e endotérmicas). O conceito de armazenamento de energia pode ser usado para investigar as características de transferência de calor entre as partículas MS e a fase fluida com base no modelo de fase sólida contínua. Estas características de transferência de calor estão focadas no TES dentro das partículas de MS e na fase fluida. A modelagem matemática para a região de aquecimento do sistema de leito empacotado de partículas concentradas deste trabalho é desenvolvida com base no modelo de duas fases, ou seja, em nosso trabalho modelamos uma equação governante para as partículas MS (sólidos) que se comportam como um meio contínuo e equação governante para a fase fluida Dias e Silva (2020). As equações governantes do modelo bifásico deste trabalho são acopladas através do fluxo de transferência de calor sólido-fluido. O objetivo desse trabalho é o desenvolvimento de um modelo matemático robusto para avaliar o desempenho térmico da fase sólida (sal) e fluida (água) do armazenamento de energia térmica em um sistema de leito empacotado Xu et al. (2012). Foram simulados experimentos para avaliar os resultados dos perfis de carga e descarga, bem como o tempo de carga e descarga do armazenamento térmico no leito empacotado. O uso de alguns parâmetros físicos como a condutividade térmica efetiva e o coeficiente de transferência de calor fluido-sólido utilizado para verificar o impacto na carga e descarga do armazenamento térmico Wang et al. (2020). A comparação dos resultados do presente trabalho foi feita com os resultados experimentais da literatura, o erro médio relativo (EMR) variou em um intervalo entre 0,92% a 5,34% apresentando-se dentro dos padrões científicos Yang, Cai e Zuo (2020).