Energilagring i ackumulatortank Energilagringsteknik 7,5 hp Tillämpad fysik och elektronik Umeå universitet

HTML
DOWNLOAD

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Energilagring i ackumulatortank Energilagringsteknik 7,5 hp Tillämpad fysik och elektronik Umeå universitet"

Karl-Erik Lindberg
för 6 år sedan
Visningar:

1 Energilagrg i ackumulatortank Energilagrgsteknik 7,5 h Tillämad fysik och elektronik Umeå universitet Beatrice Berglund bebe0001@student.umu.se Helena Persson hee0021@student.umu.se Johanna Persson joe0024@student.umu.se Labbhandledare: Lars Bäckström

2 En ackumulatortank laddas med hjäl av en värmeväxlare (den nedre) och en elatron med en effekt å 2 kw. Flödet genom värmeväxlaren är 150 l/h. Temeraturen i tanken mäts och loggas med hjäl av termoelement som är lacerade med 5 cm mellanrum längs centrum av tanken från botten till toen. I tanken ligger också erforerade låtar å cirka 2/3 av tankens höjd. När tanken laddats stängs värmeväxlaren och elatronen av och en annan värmeväxlare med ett kallvattenflöde å 500 l /h kolas i tanken. Tankens medeltemeratur som funktion av tiden bestäms teoretiskt och exerimentellt. Den vertikala temeraturfördelngen i tanken under laddng och urladdng undersöks. Ugift 1 och Ugift 2 Ett samband för värmeflödena i tanken ställs u enligt följande: * Q = mc ( T T ) (1) T T Q ( sida sida ) = 2πLk (2) r2 ln r1 1 Q = Q Q = Vρc T t (3) tot vatten Temeraturen i tanken löses från ekvation (3) enligt: Q ( ) tott * * T T t T ( t) = + T( t 60) = V sida sida ρ c ( ) 2 T T πlk + T( t 60) Vρc r 2 ln Vρc r1 (4) Q värmen som tillförs tanken från värmaren (2 kw) Q värmeförlusterna genom väggarna Qtot den totala värmeförändrgen i vattentanken m massflödet av vatten och etylenglykol- lösngen i värmeslgan c* secifika värmekaaciteten för vatten och etylenglykollösngen rho* - densiteten för vatten och etylenglykollösngen T Temeraturen å vatten och etylenglykollösngen i tanken T - Temeraturen å vatten och etylenglykollösngen ur tanken Tsida Temeraturen å väggen i tanken (aroximeras till vattentemeraturen i tanken) Tsida Temeraturen å väggen anå tanken (aroximeras till lufttemeraturen) L Tankens höjd k Värmeledngsförmågan hos isolergen runt tanken (0,04 W/mK) r1 nerradien r2 - ytterradien V volymen vatten Rho Vattnets densitet C Vattnets secifika värmekaacitet

3 DeltaTvatten temeraturskillnaden å vattnet i tanken under ett tidssteg t tidssteg (60 sekunder) Medeltemeratur i tanken 5 45, ,00 Temeratur [ C] 3 25,00 2 Exerimentellt Analytiskt 15,00 1 5, Tid [m] Figur 1. Vattnets medeltemeratur under uvärmngsförloet. Resultatet visar att den analytiska temeraturen är något lägre än den exerimentiella. Detta kan bero å att värmeflödet genom väggarna ser annorlunda än vad som antagits. Endast värmeflöde genom väggarna har medtagits i beräkngarna men i verkligheten fns även ett flöde genom botten och locket å tanken. När vattnet når temeraturen 25 C slår elatronen som värmer vattnet aomatiskt av och å för att hålla en stabil temeratur, den fluktuerande temeraturskillnaden i värmaren gör att den analytiska medeltemeraturen sänks.

4 Ugift 3 Vertikal temeraturfördelng i ackumulatortanken under uladdng Höjd [cm] s 9000 s s s Temeratur [ C] Figur 2. Den vertikala temeraturfördelngen i tanken under uladdng vid fyra olika tidunkter. Vattnet i tanken värms uniform ovan värmeslgan. I botten har vattnet lägst temeratur och det är även där det värms långsammast eftersom varmt vatten har lägre densitet än kallt vatten. Vattnet som värms vid värmeslgan kommer alltså att stiga och rörelsen blir högre ovan värmaren än under vilket i s tur gör att konvektionen från värmeslgan blir högre å ovansidan.

5 Vertikal temeraturförändrg i ackumulatortanken under urladdng 9 8 Höjd [cm] s s s s s s s s Temeratur [ C] Figur 3. Den vertikala temeraturfördelngen i tanken under urladdng vid åtta olika tidunkter. Efter uladdngen kommer gränsskiktet att ligga ca 10 cm från botten, se grafen vid tid 74400s i Figur 3. När kylvattnet i den övre värmeväxlaren slagits å så kommer det av värmeväxlaren kylda vattnet i tanken att sjunka så gränsskiktet flyttas till ovan den kylande värmeväxlaren som ligger å ca 60 cm höjd.

Relevanta dokument

Lösningsförslag Tentamen Inledande kurs i energiteknik 7,5hp

UMEÅ UNIVERSITET Tillämad Fysik & Elektronik A Åstrand Mohsen Soleimani-Mohseni 014-09-9 Lösningsförslag Tentamen Inledande kurs i energiteknik 7,5h Tid: 14099, Kl. 09.00-15.00 Plats: Östra aviljongerna