Projekt Energie

Stanowisko Edukacyjne nr 2

Na tym stanowisku zaprezentowane jest magazynowanie energii cieplnej oparte na materiałach zmieniających fazę (PCM – Phase Change Materials). Główną zaletą tej metody jest duże ciepło przemiany fazy, umożliwiające znaczące ograniczenie wymiarów akumulatora ciepła. Drugą zaletą tej metody jest stabilna temperatura przejścia fazowego i dobra kontrola procesu przemiany. Dostępne materiały PCM są przeważnie złymi przewodnikami ciepła, co znacznie zmniejsza strumień ciepła przepływający pomiędzy materiałem PCM a otoczeniem. Rozwiązanie może tu stanowić dobór odpowiednich kształtów i wymiarów materiału PCM oraz sposobu odbierania/dostarczania ciepła do materiału. Na stanowisku (Rys. 1, Rys. 4-10) odbywa się badanie przepływu ciepła między materiałem PCM a otoczeniem.

Rys. 1: Schemat stanowiska badawczego krzepnięcia materiałów PCM

Celem tego badania jest określenie zależnego od czasu wzrostu warstwy zakrzepłej i związanego z tym przepływu ciepła. Na zimnej powierzchni (płaskiej lub walcowej) zachodzi proces krzepnięcia materiału PCM o gęstości ρS i cieple krzepnięcia L. Grubości powstającej warstwy zakrzepłej i prędkość krzepnięcia wynoszą odpowiednio δ i dδ/dt. Wydzielające się w wyniku procesu krzepnięcia ciepło przemiany fazowej równe q=ρSLdδ/dt przechodzi do glikolu chłodzącego zimną ściankę z jej drugiej strony. Stanowisko badawcze umożliwia obserwację i rejestrowanie grubości warstwy zakrzepłej kamerą lub aparatem fotograficznym. Na rysunkach 2 i 3 przedstawiono model teoretyczny krzepnięcia ciekłego materiału PCM i rozwój warstwy zakrzepłej wynikający z tego modelu. Na rysunku 2 przedstawiono grubość warstwy zakrzepłej δ, temperaturę krzepnięcia TF, rozkład temperatury T i kierunek przepływu strumienia ciepła q w ustalonej chwili t.

Rys. 2: Model krzepnięcia materiału PCM
Rys. 3: Rozwój warstwy zakrzepłej materiału PCM
Rys. 4: Stanowisko Edukacyjne nr 2, Nowy Kisielin
Rys. 5: Stanowisko Edukacyjne nr 2, Nowy Kisielin – układ walcowy
Rys. 6: Stanowisko Edukacyjne nr 2, Nowy Kisielin – układ walcowy z walcami rozmieszczonymi w konfigurację heksagonalną
Rys. 7: Stanowisko Edukacyjne nr 2, Nowy Kisielin – układ walcowy z walcami rozmieszczonymi w konfigurację heksagonalną (widok z góry)
Rys. 8: Stanowisko Edukacyjne nr 2, Nowy Kisielin – układ płaski
Rys. 9: Stanowisko Edukacyjne nr 2, Nowy Kisielin
Rys. 10: Stanowisko Edukacyjne nr 2, Nowy Kisielin – agregat chłodniczy
 

Osoby do kontaktu:

Pan prof. dr hab. inż. Zygmunt Lipnicki
Pracownik naukowo-dydaktyczny
Uniwersytet Zielonogórski
Telefon: 0048/ 502 112 917
E-Mail: Z.Lipnicki@iis.uz.zgora.pl

Pan inż. Piotr Grabas
Pracownik techniczny
Uniwersytet Zielonogórski
Telefon: 0048/ 606 436 675
E-Mail: P.Grabas@adm.uz.zgora.pl