Numerische Optimierung von Rippenrohren für deren Verwendung in Hochtemperaturspeichern

Abstract

In dieser Arbeit wurde anhand des vorigen Erarbeitens der Grundlagen der Latentwärmespeichersysteme und der Wärmeübertragung mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente (FEM) eine Simulation mit dem Programm ABAQUS durchgeführt, um die Anwendung von Rippenrohren in Hochtemperaturspeicher zu prüfen und zu optimieren.<br />Die Simulation der Temperaturverteilung wurde zuerst mit vereinfachter Geometrie auf Validität der Simulationsparameter geprüft. Anschließend wurde die Originalgeometrie untersucht.<br />Nach Analyse der Simulation konnte durch gezielte Änderung der Geometrie der Rippenrohre eine Speicherung mit höherer Energiedichte aufgrund des vollständigen Schmelzens des Latentwärmespeichermaterials, und der damit höheren Aufnahme von latenter Wärmeenergie durch verbesserte Wärmeweiterleitung, erreicht werden.<br />

This master thesis presents an ABAQUS software simulation to test and optimize the application of finned tubes in a phase change heat storage system based on the finite element method (FEM).<br />First, the simulation of the temperature distribution was tested to verify the simulation parameters at simplified, elementary geometry.<br />Based on the results of the simplified geometry the base design of the finned tube was analyzed.<br />According to the breakdown of the simulation, the storage of a higher energy density and an absorption of latent heat could be achieved by a well-directed modification of the finned tube´s geometry, due to the complete melting of the phase change material (PCM) by enhanced heat conduction.