Estudio numérico y experimental de un lecho fijo con materiales de cambio de fase como sistema de almacenamiento de energía

• IZQUIERDO-BARRIENTOS, María A. ; SOBRINO, Celia ^[1] ; ALMENDROS-IBÁÑEZ, José A. ^[2]
  1. [1] Universidad Carlos III de Madrid

     Universidad Carlos III de Madrid

     Madrid, España

     
  2. [2] Instituto de Investigación en Energías Renovables, Sección de Solar y Eficiencia Energética
• Localización: VIII Congreso Nacional de Ingeniería Termodinámica. [Recurso electrónico]: libro de actas / coord. por Eduardo Montero García, 2013, ISBN 978-84-92681-62-4, págs. 983-990
• Idioma: español
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• Resumen

  • Los lechos fijos de partículas son un sistema de almacenamiento de energía comúnmente utilizado cuando se dispone de aire como fluido caloportador. Durante los últimos años, el desarrollo de los Materiales de Cambio de Fase (MCF) ha abierto nuevas vías para aumentar la capacidad de almacenamiento y para almacenar la energía en un rango de temperaturas deseado. En la literatura pueden encontrarse diversos estudios numéricos y experimentales de almacenamiento de energía en lechos fijos con MCF [1,2]. La mayoría de los modelos numéricos publicados en la literatura modelan el proceso de cambio de fase a una temperatura constante. No obstante, cuando el MCF no es una sustancia pura el proceso de solidificación tiene lugar durante un determinado rango de temperaturas, existiendo una región entre el líquido y el sólido para la cual la entalpía aumenta progresivamente. El modelo numérico propuesto en este trabajo, tiene en cuenta esta evolución progresiva de la entalpía con la temperatura durante el cambio de fase, incluyéndola en el modelo como un calor específico dependiente de la temperatura, además de las pérdidas de calor al exterior. Las ecuaciones se presentan adimensionalizadas de tal manera que el sistema de ecuaciones diferenciales resultante es el mismo, independiente de si se usa un material granular con o sin MCF en su interior. Se han obtenido resultados numéricos y experimentales para un material granular convencional (arena) y un MCF granular comercial, similar al utilizado por Rady [1]. Las curvas de calentamiento obtenidas numéricamente son cualitativamente similares a las obtenidas experimentalmente, aunque estas últimas presentan unos tiempo de carga mayores. Esta diferencia es atribuida a la energía almacenada en las paredes de la instalación experimental, que no es tenida en cuenta en el modelo.