06.01.2021

Pufferwärmespeicher in Plattenform

Vorliegender Beitrag widmet sich einer Beschreibung des Wärmeaustauschs zwischen einem Pufferspeicher in Form einer dünnen Platte (Abb. 1) der Dicke , der Höhe  und der Breite  sowie einer Kühlflüssigkeit. Hierbei wurde die Platte aus einem Baustoff der Dichte  gefertigt, er weist die spezifische Wärmekapazität  sowie einen bestimmten Wärmeleitkoeffizienten  auf. Die flache äußere Oberfläche der Platte  wird von einer durchfließenden Flüssigkeit mit der Temperatur  und dem Wärmeübergangskoeffizient  gekühlt, alle anderen Außenflächen der Platte sind wärmeisoliert. Der Kühlflüssigkeit wird ein Wärmestrom zugeführt. Somit kommt es in der Platte zu einer unbestimmten Wärmediffusion, deren Untersuchung zur Ausweisung eines Temperaturfelds innerhalb der Platte führt, wobei die Koordinate  senkrecht zur Fläche  verläuft, die anfangs eine adiabatische Zustandsänderung beschreibt, sowie der entsprechenden Zeit . Die Lösung der diese Diffusionsvorgänge beschreibenden Fourier-Gleichung erfüllt beide Grenzbedingungen, d.h. Ausgangs- sowie Rand- bzw. Rahmenbedingungen. Der Problematik der unbestimmten Wärmediffusion widmen sich die im Literaturverzeichnis genannten Beiträge [1, 2].

Vorliegender Beitrag konzentriert sich hauptsächlich auf die Entladung eines zuvor beladenen Wärmespeichers, d.h. einer bis zu einer entsprechend hohen Temperatur geheizten Platte. Bei der Dimensionierung des Wärmespeichers finden die gespeicherte Wärmemenge, der Wärmestrom sowie die für die Entladung des Speichers benötigte Zeit Berücksichtigung.

Mehr Inrormationen sind auf der Lernplattform zu finden.