view in publisher's site

Optimization of the packed-bed thermal energy storage with cascaded PCM capsules under the constraint of outlet threshold temperature

Highlights•A mathematical model of the packed-bed TES with PCM capsules under the constraint of outlet threshold temperature is established .•The PCM-TES is utilized in CSP system which is coupled with supercritical CO2 Brayton cycle.•Influence of melting temperature on thermal performance of the cascaded PCM-TES is studied.•The thermal performances of the non-cascaded, two-cascaded, and three-cascaded PCM-TES are compared.•A design criterion for PCM-TES is proposed with the goal of maximum effective utilization rate of PCM.AbstractIn the concentrating solar power (CSP), the thermal energy storage system (TES) is under the constraint of the outlet threshold temperatures. Therefore optimizing the distribution of phase change materials (PCM) with different melting temperature is an effective way to improve the performance of PCM-TES. In the study, a mathematical model of the packed-bed TES system with PCM capsules is established, and the PCM-TES is under the constraint of the outlet threshold temperatures in charging and discharging processes. Based on the model, the effects of the melting temperature on the performances of the non-cascaded, two-cascaded, and three-cascaded PCM-TES are studied. The results are concluded as follows. (1) For the non-cascaded PCM-TES, the effective utilization rate of the PCM is greatly affected by the melting temperature. The maximum utilization rate is only about 40%. (2) For the two or three cascaded PCM-TES, the effective utilization rates of PCM can be greatly improved by choosing a reasonable melting temperature. (3) A design criterion of melting temperature is proposed with the goal of the maximum effective utilization rate for cascaded PCM-TES under the constraint of outlet threshold temperature in CSP. Using this proposed criterion, the effective utilization rate can reach 84%, which is about twice as high as that in non-cascaded PCM-TES. The results of optimizing the distribution of PCMs with different melting temperatures can be beneficial for the various application of the PCM-TES system which is under the constraint of outlet threshold temperature in the real utilization of CSP.

بهینه‌سازی ذخیره‌سازی انرژی حرارتی بس‌تر فشرده با کپسول‌های PCM آبشاری تحت محدودیت دمای آستانه خروجی

نکات برجسته * یک مدل ریاضی از TES بس‌تر فشرده با کپسول‌های PCM تحت محدودیت دمای آستانه خروجی ایجاد شده‌است. * PCM - TES در سیستم فراهمکننده خدمات ابری استفاده می‌شود که با چرخه ابربحرانی CO۲ بریتون جفت شده‌است. تاثیر دمای ذوب بر عملکرد حرارتی PCM - TES آبشاری مورد مطالعه قرار گرفته‌است. عملکردهای حرارتی PCM - TES غیر آبشاری، دو آبشاری و سه متوالی مقایسه شده‌اند. یک معیار طراحی برای PCM - TES با هدف حداکثر نرخ بهره‌برداری موثر از واکنش PCM.Abst پیشنهاد شده‌است. در قدرت خورشیدی متمرکز (CSP)، سیستم ذخیره انرژی حرارتی (TES)تحت محدودیت دمای آستانه خروجی است. بنابراین بهینه‌سازی توزیع مواد تغییر فاز (PCM)با دمای ذوب مختلف یک راه موثر برای بهبود عملکرد PCM - TES است. در این مطالعه، یک مدل ریاضی از سیستم TES بس‌تر فشرده با کپسول‌های PCM ایجاد شده‌است، و PCM - TES تحت محدودیت دمای آستانه خروجی در فرآیندهای شارژ و تخلیه است. براساس این مدل، اثرات دمای ذوب بر عملکردهای PCM - TES غیر آبشاری، دو آبشاری و سه آبشاری مورد مطالعه قرار می‌گیرند. نتایج به شرح زیر نتیجه‌گیری شده‌اند. (۱)برای PCM - TES غیر آبشاری، نرخ بهره‌برداری موثر PCM تا حد زیادی تحت‌تاثیر دمای ذوب قرار می‌گیرد. حداکثر نرخ بهره‌برداری تنها حدود ۴۰ % است. (۲)برای دو یا سه PCM - TES آبشاری، نرخ‌های بهره‌وری موثر PCM می‌تواند با انتخاب یک دمای ذوب منطقی تا حد زیادی بهبود یابد. (۳)معیار طراحی دمای ذوب با هدف حداکثر نرخ بهره‌برداری موثر برای PCM - TES آبشاری تحت محدودیت دمای آستانه خروجی در فراهمکننده خدمات ابری پیشنهاد شده‌است. با استفاده از این معیار پیشنهادی، نرخ بهره‌برداری موثر می‌تواند به ۸۴ % برسد، که تقریبا دو برابر مقدار آن در PCM - TES غیر آبشاری است. نتایج بهینه‌سازی توزیع PCM ها با دماهای ذوب مختلف می‌تواند برای کاربردهای مختلف سیستم PCM - TES که تحت محدودیت دمای آستانه خروجی در بهره‌برداری واقعی از عملکرد پایداری شرکتی است، مفید باشد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Energy Engineering and Power Technology
  • ترجمه مقاله Energy Engineering and Power Technology
  • مقاله مهندسی انرژی و فن‌آوری قدرت
  • ترجمه مقاله مهندسی انرژی و فن‌آوری قدرت
  • مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • ترجمه مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • ترجمه مقاله مهندسی صنایع و ساخت
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.