DD256434A3 - HEAT TRANSFER FOR DYNAMIC LATENT WASTE MEMORY - Google Patents
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Abstract
Die erfindungsgemaesse Loesung bezieht sich auf das Gebiet der Waermespeichertechnik, insbesondere unter Nutzung der Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien. Die Aufgabe der Erfindung, den Waermeeintrag in einem Latentwaermespeicher zu verbessern, wird dadurch geloest, dass der auf der Waermeeintragsseite des Speichers notwendige Waermeuebertrager aus zwei Baugruppen besteht. Dabei ist der eine Teil des Waermeuebertragers ein System konventioneller Bauart. Der zweite Teil des Waermeuebertragers besteht erfindungsgemaess aus einem kegelstumpffoermigen Rohrkaefig, auf dessen (gedachter) Mantelflaeche eine Vielzahl von Strangleitungen, Rohrschleifen oder Rohrwendeln angeordnet sind, wobei sich der Rohrkaefig nahezu vollstaendig im Phasenwechselmaterial des Speichers befindet. Dadurch koennen im Phasenwechselmaterial Aufschmelzkanaele geschaffen werden, die eine Leistungssteigerung beim Waermeeintrag bis zu 30% ermoeglichen.The solution according to the invention relates to the field of heat storage technology, in particular using the properties of phase change materials. The object of the invention to improve the heat input in a latent heat storage is achieved by the fact that the necessary on the heat input side of the memory heat transfer medium consists of two modules. One part of the heat exchanger is a system of conventional design. The second part of the heat transfer conveyor according to the invention consists of a frusto-conical pipe pipe, on whose (imaginary) lateral surface a multiplicity of stranded pipes, pipe loops or coiled tubing are arranged, wherein the pipe casing is almost completely in the phase change material of the storage tank. This can be created in the phase change material Aufschmelzkanaele that allow a performance increase in heat input up to 30%.
Description
Die erfindungsgemäße Lösung bezieht sich auf das Gebiet der Wärmespeichertechnik, insbesondere unter Nutzung von Phasenwechselmaterialien. Die konstruktive Gestaltung des Latentwärmespeichers zielt auf die weitere Verbesserung der Betriebsführung des Speichersystems.The solution according to the invention relates to the field of heat storage technology, in particular using phase change materials. The structural design of the latent heat storage aims at further improving the operation of the storage system.
Zum Problemkreis der Latentwärmespeicher sind eine Vielzahl von Konstruktionen und Methoden der Betriebsführung vorbekannt. Die in der Fach- und Patentliteratur beschriebenen Lösungen beziehen sichFor the problem of latent heat storage a variety of constructions and methods of operation management are already known. The solutions described in the technical and patent literature relate
1. auf bestimmte Phasenwechselmaterialien mit möglichst großer Phasenumwandlungswärme um das Speichervolumen so gering wie möglich zu halten,1. to keep certain phase change materials with as much phase change heat as possible in order to keep the storage volume as low as possible,
2. auf Stoffe und Zusatzelemente, um die speziellen, den Wärmeeintrag/Wärmeaustrag in/aus dem Phasenwechselmaterial negativ beeinflussenden Eigenschaften des Phasenwechselmaterials auszugleichen.2. Substances and additional elements in order to compensate for the special characteristics of the phase change material which adversely affect the heat input / heat output in / out of the phase change material.
Lösungen dieser Art sind ζ. Β. nachSolutions of this kind are ζ. Β. to
DE-OS 2.937.959DE-OS 2,937,959
DD-AP 209.902DD-AP 209,902
DD-WP 154.126DD-WP 154.126
vorgeschlagen.proposed.
Die Mehrheit der vorbekannten Lösungsvorschläge bezieht sich auf Speicherkonstruktionen, bei denen der Wärmeeintrag bzw. derWärmeaustrag unter Zuhilfenahme spezieller Wärmetransportmittel, die in direktem Kontakt mit dem Phasenwechselmaterial stehen, erfolgt. Diese Stoffe können z. B. Mineralöl oder auch Kältemittel sein.The majority of the previously known proposals for solutions relate to storage constructions in which the heat input or the heat discharge takes place with the aid of special heat transfer means which are in direct contact with the phase change material. These substances can z. As mineral oil or refrigerant may be.
Mit dem Ziel der Erhöhung der Wärmeübertragerleistung beim Wärmeeintrag in den Latentwärmespeicher werden bevorzugt mechanische Hilfsvorrichtungen eingesetzt, um durch Bewegung des Wärmetransportmittels innerhalb der Speicherkonfiguration eine erhöhte konvektive Wärmeübertragung zu sichern. So werden gemäß CH-PS 636.427 oder DD-WP 154.126 Rührwerke vorgeschlagen oder Pumpenkreisläufe vorgesehen, wie in DE-OS 2.826.404, DE-OS 3.023.494 oderWith the aim of increasing the heat exchanger performance in the heat input into the latent heat storage mechanical auxiliary devices are preferably used to secure by movement of the heat transport within the storage configuration, an increased convective heat transfer. Thus, according to CH-PS 636.427 or DD-WP 154.126 proposed stirrers or pump circuits provided as in DE-OS 2,826,404, DE-OS 3,023,494 or
DE-OS 2.916.514 beschrieben. Ohne die genannten mechanischen Hilfsmittel ist die Funktionstüchtigkeit des gesamten Latentwärmespeicher-Systems wesentlich beeinträchtigt.DE-OS 2,916,514. Without the aforementioned mechanical aids, the functionality of the entire latent heat storage system is significantly impaired.
Bei Systemen, bei welchen während der Betriebsführung des Latentwärmespeichers das Wärmetransportmittel verdampft bzw. kondensiertjstdie Behinderung darin begründet, daß der Wärmeeintrags-Zyklus gehemmt ist, da das Wärmetransportmittel im kondensierten Zustand nicht ungehindert zum Wärmeübertrager der Wärmeeintragsseite zurückfließen kann.In systems in which during the operation of the latent heat storage, the heat transfer medium vaporizes or condenses the hindrance that the heat input cycle is inhibited because the heat transfer medium in the condensed state can not flow back unhindered to the heat exchanger of the heat input side.
Diese nachteilige Eigenschaft des Systems ergibt sich durch die Wirkung des aufsteigenden Wärmetransportmittel-Dampfes und die Behinderung des freien Rückflusses des Wärmetransportmittel-Kondensats durch noch nicht geschmolzene Kristalle des Phasenwechselmaterials.This detrimental property of the system is due to the effect of the rising heat transfer agent vapor and the obstruction of the free reflux of the heat transfer medium condensate by still unfused crystals of the phase change material.
Im Falle des Einsatzes von nicht verdampfenden bzw. kondensierenden Wärmetransportmitteln wird der zum Betrieb des Latentwärmespeichers notwendige Kreislauf des Wärmetransportmittels durch die Kristallschüttung des Phasenwechselmaterials stark behindert, wenn nicht sogar vollständig unterbrochen.In the case of the use of non-evaporating or condensing heat transport means necessary for the operation of the latent heat storage circuit of the heat transport medium is severely hampered by the crystal bed of the phase change material, if not completely interrupted.
Darüber hinaus sind Konstruktionen von Latentwärmespeichern bekannt, die die Druckdifferenz zwischen Wärmetransportmittel-Kondensat und dampfförmigem Wärmetransportmittel bzw. einen sogenannten „hydrostatischen Druck" im Wärmetransportmittelkreislauf nutzen und damit auf den Einsatz mechanischer Mittel verzichten.In addition, constructions of latent heat accumulators are known which use the pressure difference between heat transfer medium condensate and vaporous heat transfer medium or a so-called "hydrostatic pressure" in the heat transport medium circuit and thus dispense with the use of mechanical means.
Derartige Lösungen, z.B. gemäß DE-OS 3.107.240 bzw. DE-OS 3.226.319, sind aber in ihrer Wirksamkeit dadurch eingeschränkt, da die Größe des Drucks, physikalisch bedingt, nicht beliebig gesteigert werden kann bzw. durch die Bauhöhe des Speichers begrenzt ist. Im Falle des Vorschlages nach DE-OS 3.107.240 kann auch nur die Ausspeicherleistung erhöht werden, während sich der Wärmeeintrag nicht verbessert.Such solutions, e.g. according to DE-OS 3,107,240 and DE-OS 3,226,319, but are limited in their effectiveness because the size of the pressure, physically, can not be increased arbitrarily or is limited by the height of the memory. In the case of the proposal according to DE-OS 3,107,240, only the Ausspeicherleistung can be increased, while the heat input does not improve.
Des weiteren sind Lösungsvarianten für Latentwärmespeicher bekannt, bei denen auf Pumpen oder Rührwerke verzichtet wird, weil durch spezielle Vorrichtungen im Phasenwechselmaterial lokale Durchlässe zur Aufrechterhaltung des Kreislaufs für das Wärmetransportmittel geschaffen werden sollen.Furthermore, solution variants for latent heat storage are known in which to dispense with pumps or agitators, because to be created by special devices in the phase change material local passages to maintain the cycle for the heat transfer medium.
Gemäß DE-PS 3.010.625 wird die Energie der Wärmequelle genutzt, um mittels einer sogenannten Aufschmelzleitung, die durch das Phasenwechselmaterial führt, einen Kanal freizusetzen, über den der pumpengestützte Kreislauf des Wärmetransportmittels geschlossen werden kann.According to DE-PS 3,010,625, the energy of the heat source is used to release by means of a so-called reflow line, which leads through the phase change material, a channel through which the pump-supported cycle of the heat transport medium can be closed.
Durch die senkrechte Anordnung dieser Aufschmelzleitung im Phasenwechselmaterial ist die Wärmeeinwirkung des Wärmeübertragungsmittels auf das Phasenwechselmaterial, das die Wandung des freigesetzten Strömungskanals bildet, sowohl im verdampften Zustand als auch als Kondensat gering. Durch die relativ kurze Verweilzeit des Wärmetransportmittels innerhalb des Kanals wird auch nur eine geringe Vorwärmung des Phasenwechselmaterials erreicht. Lokale Durchlässe für ein Wärmetransportmittel sollen gemäß DE-OS 2.846.230 mittels eines schlauchförmigen Verdrängungskörpers erzielbar sein.The vertical arrangement of this Aufschmelzleitung in the phase change material, the heat of the heat transfer medium to the phase change material, which forms the wall of the released flow channel, both in the vaporized state and as condensate low. Due to the relatively short residence time of the heat transport medium within the channel, only a slight preheating of the phase change material is achieved. Local passages for a heat transfer medium should be achievable according to DE-OS 2,846,230 by means of a tubular displacement body.
Dieser Verdrängungskörper soll sein Volumen verringern, wenn das Phasenwechselmaterial in den festen Aggregatzustand übergeht.This displacer body is said to reduce its volume as the phase change material transitions to the solid state.
Unabhängig von der komplizierten Mechanik erscheint das Erfindungsziel kaum erreichbar, da das Material des Verdrängungskörpers, das eine gute Verträglichkeit mit dem Phasenwechselmaterial (Korrosionsverhalten) bei großer Elastizität aufweisen müßte, nicht offenbart ist.Regardless of the complicated mechanism of the invention goal appears hardly achievable because the material of the displacement body, which would have a good compatibility with the phase change material (corrosion behavior) with high elasticity, is not disclosed.
Ausgehend von den Mängeln des Standes der Technik ist es Ziel der Erfindung, einen Latentwärmespeicher zu schaffen, der sich durch einen schnelleren Wärmeeintrag gegenüber den bekannten Lösungen auszeichnet und damit neben einer Verbesserung der Betriebssicherheit erhöhte Gebrauchseigenschaften besitzt.Based on the deficiencies of the prior art, it is an object of the invention to provide a latent heat storage, which is characterized by a faster heat input compared to the known solutions and thus has improved performance in addition to an improvement in reliability.
Um das Ziel der Erfindung zu erreichen, ergibt sich die Aufgabe, die Konstruktion des Wärmeübertragers auf der Seite des Wärmeeintrags eines Latentwärmespeichers, z. B. gemäß DD-WP 225.857 und die Anordnung dieses Wärmeübertragers innerhalb des Speichersystems so zu gestalten, daß das für den Wärmetransport innerhalb des Speichers verantwortliche Wärmetransportmittel besser zur Wirkung kommt und damit eine wesentliche Voraussetzung geschaffen wird, vor allem den Wärmeeintrag in den Speicher schnell und umfassend zu sichern. Das bedeutet eine wesentliche Erhöhung der Wärmeübertragungsleistung bei Ladeprozeß und eine Verkürzung der Ladezeit. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Latentwärmespeicher, gemäß DD-WP 225.857 bestehendIn order to achieve the object of the invention, the object results, the construction of the heat exchanger on the side of the heat input of a latent heat storage, z. B. according to DD-WP 225.857 and to arrange the arrangement of this heat exchanger within the storage system so that the responsible for the heat transport within the storage heat transfer agent comes into effect better and thus an essential condition is created, especially the heat input into the memory quickly and secure comprehensively. This means a substantial increase in the heat transfer performance during charging process and a shortening of the charging time. This object is achieved in that consists in a latent heat storage, according to DD-WP 225,857
— aus einem Bereich für den Wärmeeintrag, in dem ein erster Wärmeübertrager, der vollständig von einem Wärmetransportmittel eingeschlossen ist, angeordnet ist- From a region for the heat input, in which a first heat exchanger, which is completely enclosed by a heat transport medium, is arranged
— aus einem Bereich für den Wärmeaustrag, in dem ein zweiter Wärmeübertrager, der nur vom Dampf des Wärmetransportmittels umgeben ist, angeordnet ist- From a region for the heat discharge, in which a second heat exchanger, which is surrounded only by the steam of the heat transport medium, is arranged
— aus einem Volumen, daß vollständig mit Phasenwechselmaterial gefüllt ist und die beiden vorgenannten Bereiche als Zwischenbereich voneinander trennt- From a volume that is completely filled with phase change material and separates the two aforementioned areas as an intermediate region from each other
— und einem gemeinsamen Hüllkörper, der das Phasenwechselmaterial und die Bereiche für den Wärmeeintrag und Wärmeaustrag umschließt- And a common envelope, which encloses the phase change material and the areas for the heat input and Wärmeaustrag
der Wärmeübertrager auf der Wärmeeintragsseite aus zwei Teilen besteht.the heat exchanger on the heat input side consists of two parts.
Erfindungsgemäß bildet der erste Teil dieses Wärmeübertragers einen kegelstumpfförmigen Rohrkäfig, während der zweite Teil des Wärmeübertragers in an sich bekannter Form, z. B. als Rohrschlange, ausgebildet ist. Beide Teile des Wärmeübertragers auf der Wärmeeintragsseite des Latentwärmespeichers sind strömungstechnisch in Bezug auf das Wärmequellenmedium vorzugsweise parallel oder in Reihe geschaltet. Der Rohrkäfig besteht erfindungsgemäß aus einer oberen und einer unteren Ringleitung und einer Vielzahl von Strangleitungen, die auf der gedachten Mantelfläche eines Kegelstumpfes von der unteren zur oberen Ringleitung des Rohrkäfigs führen und mit ihnen strömungstechnisch verbunden sind.According to the invention, the first part of this heat exchanger forms a frusto-conical tube cage, while the second part of the heat exchanger in a conventional manner, for. B. as a coil, is formed. Both parts of the heat exchanger on the heat input side of the latent heat storage are fluidically connected with respect to the heat source medium, preferably in parallel or in series. The pipe cage according to the invention consists of an upper and a lower ring line and a plurality of strand lines, which lead on the imaginary lateral surface of a truncated cone from the lower to the upper ring line of the pipe cage and are fluidically connected with them.
Erfindungsgemäß wird das Wärmequellenmedium über einen Verteiler im Raum für den Wärmeeintrag nicht nur zu einem Teil durch den Wärmeübertrager konventionellen Bauart geleitet, sondern ein bestimmter Teil des Wärmequellenmediums wird durch den Rohrkäfig geführt. Dieser Teil des Wärmequellenmediums strömt nach Verlassen des Verteilers durch die untereAccording to the heat source medium is passed through a manifold in the space for the heat input not only to a part through the heat exchanger conventional design, but a certain part of the heat source medium is passed through the pipe cage. This part of the heat source medium flows through the lower one after leaving the distributor
Ringleitung, danach gleichmäßig durch alle Strangleitungen und wird über die obere Ringleitung der Rücklaufleitung des Rohrkäfigs zugeführt, die in einem Sammler im Raum des Wärmeeintrags endet.Ring line, then evenly through all branch lines and is supplied via the upper ring line of the return line of the pipe cage, which ends in a collector in the space of heat input.
In einer zweiten Form der Erfindung sind die auf einer (gedachten) Mantelfläche eines Kegelstumpfes angeordneten Strangleitungen durch Rohrschleifen ersetzt. Dies ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß die vorgenannte obere Ringleitung im Innern des (gedachten) Kegelstumpfes dicht oberhalb der unteren Ringleitung angeordnet ist. Die Durchmesser der beiden Ringleitungen sind nur wenig unterschiedlich. Wesentlich ist, daß sich in beiden Fällen die obere Ringleitung im Raum des Phasenwechselmaterials befindet, während die untere Ringleitung im Bereich des Wärmeeintrags angeordnet ist. In einer dritten Ausführungsform der Erfindung entsteht der kegelstumpfförmige Rohrkäfig dadurch, daß die (gedachte)· Mantelfläche des Kegelstumpfes durch eine Rohrwendel gebildet wird. In diesem Falle sind die beiden Ringleitungen überflüssig. Erfindungsgemäß ist die Konstruktion des kegelstumpfförmigen Rohrkäfigs so ausgeführt, daß 5-20% der Wärmeeintragsleistung durch diesen Wärmeübertrager in das Phasenwechselmaterial eingebracht werden und die Seitenlinien des Kegelstumpfes mit der Horizontalen einen (Innen-) Winkel im Bereich 50° bis 85° bilden.In a second form of the invention, arranged on a (imaginary) lateral surface of a truncated cone strand lines are replaced by pipe grinding. This is inventively possible in that the above-mentioned upper ring line is arranged in the interior of the (imaginary) truncated cone just above the lower ring line. The diameters of the two ring lines are only slightly different. It is essential that in both cases, the upper ring line is located in the space of the phase change material, while the lower ring line is arranged in the region of the heat input. In a third embodiment of the invention, the frustoconical pipe cage is formed by the (imaginary) · circumferential surface of the truncated cone is formed by a coiled tubing. In this case, the two ring lines are superfluous. According to the invention, the construction of the frustoconical tube cage is designed so that 5-20% of the heat input power are introduced through this heat exchanger in the phase change material and the side lines of the truncated cone with the horizontal form an (inner) angle in the range 50 ° to 85 °.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.
In Fig. 1 ist die zuerst genannte Ausführungsform des Rohrkäfigs in Verbindung mit einem beliebigen konventionellenIn Fig. 1, the first-mentioned embodiment of the pipe cage is in connection with any conventional one
Wärmeübertrager dargestellt. . .Heat exchanger shown. , ,
Beide Systeme bilden erfindungsgemäß den Wärmeübertrager zum Wärmeeintrag.Both systems according to the invention form the heat exchanger for heat input.
Zur Erläuterung der Funktionsweise des Wärmeübertragers ist dessen Anwendung in einer bekannten Form eines dynamischen Latentwärmespeichers gezeigt.To explain the operation of the heat exchanger whose application is shown in a known form of a dynamic latent heat storage.
Der Speicher besteht dabei aus einem druckfesten und dichten Hüllkörper 3, in welchem der erfindungsgemäße Wärmeübertrager mit seinem konventionellen Teil 4 und dem Rohrkäfig, bestehend aus einer unteren Ringleitung 9, einer oberen Ringleitung 10, Strangleitungen 7, einem Verteiler für das Wärmequellenmedium 14, einem Sammler für das Wärmequellenmedium 15 und einer Rücklaufleit'ung 6 sowie ein Wärmeübertrager 5 für den Wärmeaustrag integriert sind.The memory consists of a pressure-resistant and sealed Hüllkörper 3, in which the heat exchanger according to the invention with its conventional part 4 and the pipe cage, consisting of a lower ring 9, an upper ring line 10, strand lines 7, a manifold for the heat source medium 14, a collector for the heat source medium 15 and a Rücklaufleit'ung 6 and a heat exchanger 5 are integrated for heat rejection.
Der konventionelle Teil des Wärmeübertragers 4 und möglicherweise auch die untere Ringleitung 9 befinden sich in einem Bereich für den Wärmeeintrag 1, der mit dem Wärmetransportmittel gefüllt ist.The conventional part of the heat exchanger 4 and possibly also the lower ring line 9 are located in a region for the heat input 1, which is filled with the heat transport medium.
Darüber befindet sich (aufgrund gewollter Dichteunterschiede) das Phasenwechselmaterial 2, welches den RohrkäfigAbove this is (due to desired density differences) the phase change material 2, which is the tube cage
umschließt. Über dem Phasenwechselmaterial schließt sich ein Bereich für den Wärmeaustrag 13 an, welcher nur mit dem Dampf des Wärmetransportmittels gefüllt ist. Der Strömungsweg für das Wärmequellenmedium 11 und der Strömungsweg für das Wärmeverbrauchermedium 12 sind ebenfalls dargestellt. Im Falle des Wärmeeintrags werden sowohl der konventionelle Teil des Wärmeübertragers als auch der Rohrkäfig mit einem Wärmequellenmedium durchströmt, welches eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials besitzt.encloses. Over the phase change material is followed by an area for the heat discharge 13, which is filled only with the steam of the heat transfer medium. The flow path for the heat source medium 11 and the flow path for the heat consuming medium 12 are also shown. In the case of heat input, both the conventional part of the heat exchanger and the tube cage are flowed through by a heat source medium which has a temperature above the melting temperature of the phase change material.
Infolge des Durchströmens beider Systeme laufen 2 Vorgänge gleichzeitig ab.As a result of the flow through both systems, two processes take place simultaneously.
Zum einen wird das Phasenwechselmaterial entlang der Strangleitungen 7 des Rohrkäfigs zu Kanälen 8 aufgeschmolzen, zum anderen verdampft das Wärmetransportmittel im Bereich für den Wärmeeintrag 1 an der Oberfläche des konventionellen Teiles des Wärmeübertragers 4.On the one hand, the phase change material is melted along channels 7 of the tubular cage to channels 8, on the other hand, the heat transfer medium evaporates in the region for the heat input 1 on the surface of the conventional part of the heat exchanger 4th
Die entstehenden Dampf blasen steigen in den Kanälen auf, wobei sie infolge der Neigung der Kanäle in ständiger Berührung mit dem noch ungeschmolzenen Phasenwechselmaterial sind.The resulting vapor bubbles rise in the channels, and they are due to the inclination of the channels in constant contact with the still unmelted phase change material.
Ein Aufsteigen der Blasen ohne eine solche Berührung ist nicht möglich. Da nach dem Funktionsmechanismus des gewählten Speichersystems die Verdampfung bei einerTemperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials erfolgt, besitzen die Dampfblasen Temperaturen, die größer sind, als die Schmelztemperatur.An ascent of the bubbles without such a touch is not possible. Since, according to the mechanism of operation of the selected storage system, evaporation occurs at a temperature above the melting temperature of the phase change material, the vapor bubbles have temperatures greater than the melting temperature.
Infolge der Berührung der Dampfblasen mit festem Phasenwechselmaterial 2, dessen Temperatur im ungeschmolzenenen Zustand nur kleiner als die Schmelztemperatur sein kann, erfolgt eine Kondensation des Dampfes mit gleichzeitiger Übertragung der Kondensationswärme an das Phasenwechselmaterial.As a result of the contact of the vapor bubbles with solid phase change material 2, whose temperature in the unmelted state can only be smaller than the melting temperature, condensation of the vapor takes place with simultaneous transfer of the heat of condensation to the phase change material.
Die Übertragung der Kondensationswärme bewirkt entweder die allmähliche Erwärmung des Materials bis zur Schmelztemperatur oder, wenn diese schon erreicht ist, den Phasenwechsel in dem schmelzflüssigen Zustand.The transfer of the heat of condensation causes either the gradual heating of the material to the melting temperature or, if this is already reached, the phase change in the molten state.
Das aus dem Dampf des^Wärmetransportmittels gebildete Kondensat tropft im Kanal 8 nach unten und kommt wiederum durch die Neigung des Kanals in Kontakt mit ungeschmolzenem Phasenwechselmaterial 2 an der unteren Innenseite der Kanäle 8. Das zurückfließende Kondensat wird am konventionellen Teil des Wärmeübertragers erneut verdampft, so daß sich der gesamte Vorgang in fortlaufendem Zyklus wiederholt.The condensate formed from the vapor of the heat-transporting agent drips down in the channel 8 and, in turn, comes into contact with unmelted phase change material 2 on the lower inner side of the channels 8 due to the inclination of the channel. The condensate flowing back is evaporated again on the conventional part of the heat exchanger that the entire process repeats in a continuous cycle.
Da der Rohrkäfig nicht aus dem Phasenwechselmaterial hinausragt, spielt sich dieser Zyklus nur im Inneren des Phasenwechselmaterials 2 mit hoher Effektivität der Wärmeübertragung ab.Since the pipe cage does not protrude from the phase change material, this cycle takes place only in the interior of the phase change material 2 with high heat transfer efficiency.
Aus Versuchen, die mit Na2SO4- 10H2O als Phasenwechselmaterial und Kältemittel durchgeführt wurden, konnte ermittelt werden, daß bei einer Neigung der Strangleitungen 7 des Rohrkäfigs (bzw. der Seitenlinie des Kegelstumpfes) von 78° gegenüber der Horizontalen und einer den Rohrkäfig durchströmenden Menge von 8% des im Latentwärmespeicher eingespeisten Wärmequellenmediumseine Leistungssteigerung des Wärmeeintrags in den Speicher von 20% erreichbar ist.From experiments that were carried out with Na 2 SO 4 - 10H 2 O as a phase change material and refrigerant, it was found that with a slope of the strand lines 7 of the tube cage (or the side line of the truncated cone) of 78 ° relative to the horizontal and one Tube cage flowing amount of 8% of the heat source medium fed in the latent heat storage medium, a performance increase of the heat input into the memory of 20% can be achieved.
Eine gleichgroße Leistungssteigerung würde mit konventionellen Mitteln, d. h. durch Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche des konventionellen Wärmeübertragers, einen etwa 8fachen Materialaufwand erfordern.An equal increase in performance would be achieved by conventional means, i. H. by increasing the heat transfer surface of the conventional heat exchanger, require about 8 times the cost of materials.
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