Оцінка ефективності акумулювання теплоти твердими теплоакумулюючими елементами електротеплового акумулятора

Abstract

Проведені розрахункові та експериментальні дослідження теплових процесів та акумулюючої здатності твердих теплоакумулюючих матеріалів. Проаналізована зміна теплофізичних властивостей обраних теплоакумулюючих матеріалів залежно від температури. Оцінено питому теплоакумулюючу здатність в діапазоні температур від 70 °С до 650 °С таких матеріалів: магнезит, шамот, динас, корунд. Наступним етапом було проведення експериментальних досліджень з метою підтвердження даних, отриманих у результаті розрахункових досліджень. Дослідження проводили на електротепловому акумуляторі (ЕТА) електричною потужністю 2,4 кВт вітчизняного виробництва з теплоакумулюючими елементами із магнезиту. Отримано розподіл температури в стінці каналів теплоакумулюючих елементів. Також проводились заміри температури нагрітого повітря в каналах теплоакумулюючих елементів та на виході із ЕТА. Заміри температур проводили термопарами хромель-алюмель (ТХА) у керамічній оболонці з діапазоном вимірювань від -50 °С до 1300 °С. У зонах з високими температурами термопари прокладались у чохлі із термостійкої тканини. У результаті експериментальних досліджень отримано розподіл температур у теплоакумулюючих елементах ЕТА. На основі цих даних було розраховано кількість акумульованої теплоти теплоакумулюючими елементами ЕТА за повний цикл його роботи. Conducted calculated and experimental research of thermal processes and storage capacity of solid heat storage materials. Analyzed the change of the thermo physical properties of the selected heat storage materials depending on temperature. Estimated specific heat storage capacity in the temperature range from 50 °C to 650 °C such materials: magnesite, chamotte, dinas, corundum. The next step was to carry out experimental studies in order to confirm data obtained as a result of calculated studies. Studies were carried out on electric thermal storage (ETS) of electric power 2.4 kW domestic production with heat storage elements from the magnesite. Obtained temperature distribution in the wall of the channels of the heat storage elements. Also conducted measurements of the temperature of the heated air in the channels of the heat storage elements and the output of the ETS. Measurements temperatures were carried out with thermocouples chromel-alumel in ceramic shell with a measurement range from -50 °C to 1300 °C. In areas with high temperatures thermocouples were laid in the case of heat-resistant fabric. As a result of experimental studies obtained the temperature distribution in the heat storage elements of ETS. Based on these data it was calculated the amount of stored heat by heat storage elements of ETS for the complete cycle of its operation.