Numerical Modelling of Solar Energy Storage with Thermally Stratified Phase Change Materials
Baigiamojo magistro darbo tema "Saulės energijos saugojimo termiškai stratifikuotose fazių kaitos medžiagose skaitinis modeliavimas".Darbo tikslas - sukurti matematinius modelius, kurie galėtų būti naudojami analizuojant saulės šilumos saugojimo sistemas be fazės kaitos medžiagų (PCM) , su vieno tipo PCM ir su termiškai stratifikuotų skluoksnių PCM.Magistro baigiamąjį darbą sudaro keturios dalys - literatūros apžvalga, teorinė modelio sudarymo, modeliavimo rezultatų analizės bei eksperimentinės sistemos projektavimo dalys. Pirmoje dalyje pateikiamos įprastinės ir latentinės šilumos saugojimo sistemos, PCM klasifikacija, PCM naudojimas saulės energijos kaupimo sistemose bei jų svarbiausi parametrai. Pirmojoje dalyje apžvelgti literatūroje pateikti tyrimai, kuriuose analizuoti šilumos saugojimo sistemų matematiniai skaičiavimai bei eksperimentinių tyrimų duomenys. Antroje dalyje pateiktos skaitinio modeliavimo metodikos skirtos modeliuoti šilumos saugojimo sistemas su PCM bei jas palyginti. Du modeliai analizuoja šiluminės talpas su mišrių bakas, o trečias - talpas su nuolatiniu įkrovimo ir iškrovimo ciklu. Modeliavimo rezultatų dalyje pateikiami trijų metodų, taikomų tam pačiam eksperimentiniam bakui matematinio modeliavimo duomenys. Paskutinėje dalyje pateikiama eksperimentinės saulės kolektorių sistemos su įvairios paskirties bandymų bakais stendo konstrukcija. Jos projektavimas atliktas naudojant programinę įrangą AutoCAD, aprašyti sistemos komponentai bei eksperimentams naudotinos priemonės.Magistro darbas parašytas anglų kalba. Jį sudaro 128 puslapiai teksto, 13 lentelių, 58 paveikslai ir 40 lygčių. Rengiant darbą panaudoti 105 literatūros šaltiniai, iš kurių 85 yra mokslinės publikacijos. Darbas neturi priedų.
The topic of Master thesis is ”Numerical modelling of solar energy storage with thermally stratified phase change materials”.The objective of this thesis is to develop a numerical model or models that can be used to analyse solar thermal storage systems without phase change materials (PCM), with single type PCM or thermally stratified PCM. Master thesis is divided into four main parts - literature review, methodology, theoretical part and part where system design for PCM research set-up is described. In the first part sensible and latent heat storage systems, PCM classification, use of PCM in solar systems and important parameters describing PCM systems are reported. First part include review of studies that have analysed thermal storage systems by help of numerical calculations and experimental set-ups. In second part methodology is given for three methods used in thesis to numerically analyse thermal storage systems with PCM and to compare them - two methods based on heat capacity of fully mixed tank and third employing continuous phase model for charging and discharging periods. Theoretical part reports results of the three methods applied for the same experimental tank. In the last part experimental solar collector system with multi-purpose testing tank is designed using software Autocad. Components of the system are described and the means of simulating real system is described. Master thesis is written in English. It consists of 128 pages and it includes 13 tables, 58 figures and 39 equations. In the making of the work, 105 literature references are used, of which 85 are scientific publications. Work has no annexes.