Inventory number IRN Number of state registration
0323РК01644 AP14872287-KC-23 0122РК00759
Document type Terms of distribution Availability of implementation
Краткие сведения Gratis Number of implementation: 0
Not implemented
Publications
Native publications: 0
International publications: 0 Publications Web of science: 0 Publications Scopus: 0
Patents Amount of funding Code of the program
0 32419082 AP14872287
Name of work
Исследование эффективности каскадного хранения солнечной тепловой энергии с использованием материалов с фазовым переходом в континентальных климатических условиях
Type of work Source of funding Report authors
Applied Беляев Ержан Келесович
0
3
1
3
Customer МНВО РК
Information on the executing organization
Short name of the ministry (establishment) МНВО РК
Full name of the service recipient
Некоммерческое акционерное общество "Казахский национальный университет имени аль-Фараби"
Abbreviated name of the service recipient НАО "КазНУ им. аль-Фараби"
Abstract

На данном этапе проекта объектом исследования является двухмерный/трехмерный численный алгоритм расчета сложных процессов тепломассопереноса с учетом фазовых переходов, экспериментальный прототип теплового аккумулятора с каскадным расположением РСМ.

Жобаның осы кезеңінде зерттеу нысаны фазалық ауысуларды ескере отырып, күрделі жылу және масса алмасу процестерін есептеудің екі өлшемді/үш өлшемді сандық алгоритмі және каскадты РСМ жылу аккумуляторының тәжірибелік прототипі болып табылады.

На данном этапе целью проекта является проведение двухмерных/трехмерных численных расчетов сложных процессов тепломассопереноса с учетом фазовых переходов для моделирования и проектирования каскадного теплового аккумулятора. Также целью проекта является проведение экспериментальных измерений эффективности теплового аккумулятора с каскадным расположением РСМ.

Бұл кезеңде жобаның мақсаты каскадты жылу аккумуляторын модельдеу және жобалау үшін фазалық ауысуларды ескере отырып, күрделі жылу және масса алмасу процестерін екі өлшемді/үш өлшемді сандық есептеу болып табылады. Сондай-ақ жобаның мақсаты – каскадты РСМ жылу аккумуляторының өнімділігіне тәжірибелік өлшеуді жүргізу.

На данном этапе проекта используются методы математического и численного моделирования, а также экспериментальные методы измерения.

Жобаның бұл кезеңінде математикалық және сандық модельдеу әдістері, сондай-ақ эксперименттік өлшеу әдістері қолданылады.

На данном этапе проекта создан экспериментальный прототип теплового аккумулятора с каскадным расположением РСМ, проведены двухмерные/трехмерные численные расчеты сложных процессов тепломассопереноса с учетом фазовых переходов. Получены новые результаты 3D моделирования процессов зарядки и разрядки теплового аккумулятора с каскадным расположением РСМ. Новизной также является предложенная конфигурация теплового аккумулятора с каскадным расположением РСМ. Проведены расчеты эффективности солнечной водонагревательной системы для климатических условий Казахстана, что является новизной.

Жобаның осы кезеңінде каскадты РСМ жылу аккумуляторының тәжірибелік үлгісі құрылды және фазаны ескере отырып, күрделі жылу және масса алмасу процестерінің екі өлшемді/үш өлшемді сандық есептеулері жүргізілді. Каскадты РСМ жылу аккумуляторын зарядтау және разрядтау процестерін 3D модельдеудің жаңа нәтижелері алынды. Каскадты РСМ жылу аккумуляторының ұсынылған конфигурациясы да жаңашыл. Қазақстанның климаттық жағдайлары үшін күн сужылытқышы жүйесінің тиімділігіне есептеулер жүргізілді, бұл жаңалық ретінде қарастырылады.

Основными конструктивными особенностями каскадного хранения тепловой энергии методом скрытой теплоты в представленной конфигурации является использование трех различных материалов с фазовым переходом (PCM) в рамках одного бака накопителя тепла. Технико-экономические показатели солнечной водонагревательной системы с каскадным хранением тепла будут представлены в заключительных отчетах.

Ұсынылған конфигурацияда жасырын жылу әдісімен жылу энергиясын каскадты сақтаудың негізгі конструктивтік ерекшеліктері бір жылу сақтау резервуарының ішінде фазалық ауыспалы үш түрлі материалды (PCM) пайдалану болып табылады. Қорытынды есептерде каскадты жылу сақтау жүйесі бар күн суымен жылыту жүйесінің техникалық-экономикалық көрсеткіштері көрсетіледі.

На данном этапе проекта проводится численное моделирование и экспериментальные измерения. Моделирование проводится на основе созданной математической и численной модели и реализованной на базе ПО COMSOL Multiphysics. Эксперименты проводятся на базе созданного прототипа теплового аккумулятора с каскадным расположением РСМ. Это научно-исследовательский проект, который направлен на изучение основных режимов каскадного хранения тепловой энергии.

Жобаның осы кезеңінде сандық модельдеу және эксперименталды өлшеулер жүргізілді. Модельдеу құрылған математикалық және сандық модель негізінде жүзеге асырылды және COMSOL Multiphysics бағдарламалық жасақтама негізінде жүзеге асырылады. Тәжірибелер каскадты РСМ жылу аккумуляторының құрылған прототипі негізінде жүргізілді. Бұл жылу энергиясын каскадты сақтаудың негізгі режимдерін зерттеуге бағытталған ғылыми жоба.

Созданная математическая модель и 3D численный инструмент были верифицированы путем сравнения с экспериментальными данными, максимальное отклонение от экспериментов составило 6,8%. Модифицирована ранее созданная математическая модель на основе теплового баланса для солнечной водонагревательной системы путем включения теплового аккумулятора. Получено хорошее согласование между численными и экспериментальными данными в пределах 5–8% по баку аккумулятору горячей воды. На базе ПО TRNSYS 18.0 создан алгоритм расчета тепловой эффективности и производительности солнечной водонагревательной системы. Получено согласование с созданной на базе Python компьютерной программой в пределах 15%. Эффективность каскадного аккумулятора и других компонент будут оценены в последующих работах.

Жасалған математикалық модель және 3D сандық құрал эксперименттік мәліметтермен салыстыру арқылы тексерілді, эксперименттерден максималды ауытқу 6,8% құрады. Күн су жылытқыш жүйесі үшін жылу балансына негізделген бұрын жасалған математикалық модель жылу аккумуляторын қосу арқылы өзгертілді. Ыстық су аккумуляторының резервуары үшін 5–8% аралығында сандық және тәжірибелік деректер арасында жақсы келісім алынды. TRNSYS 18.0 бағдарламалық қамтамасыз ету негізінде күн су жылытөыш жүйесінің жылу тиімділігі мен өнімділігін есептеу алгоритмі құрылды. 15% шегінде Python негізінде жасалған компьютерлік бағдарламамен келісім алынды. Каскадты аккумулятордың және басқа компоненттердің тиімділігі кейінгі жұмыстарда бағаланады.

Солнечные водонагревательные системы различного масштаба, хранение тепловой энергии в индустриальных резервуарах, использование в солнечных тепловых электростанциях и угольных теплоэлектростанциях.

Әртүрлі көлемдегі күн сужылытқыш жүйелері, жылу энергиясын өндірістік резервуарларда сақтау, күн жылу электр станцияларында және көмір жылу электр станцияларында пайдалану.

UDC indices
536.2; 536.42; 620.9; 621.472; 662.997
International classifier codes
30.17.35; 30.17.00; 44.31.00; 27.35.45; 44.37.29;
Key words in Russian
Хранение скрытого тепла; Материалы с фазовым переходом; Солнечная тепловая энергия; Тепловой аккумулятор; Каскадный механизм хранения; Континентальный климат;
Key words in Kazakh
Жасырын жылуды сақтау; Фазалық ауыспалы материалдар; Күн жылу энергиясы; Жылу аккумуляторы; Каскадты сақтау механизмі; Континенталды климат;
Head of the organization Айтжанова Жамила Нурматовна Доктор экономических наук / Доцент
Head of work Беляев Ержан Келесович Доктор PhD / Ассоциированный профессор