Modelización numérica del flujo y la transmisión de calor en acumuladores de calor latente activos mediante sistemas de rascado rotacional

Abstract

Modelización del flujo monofásico en un diseño de acumulador-rascador Modelización del flujo lagrangiano de partículas Modelización de la transmisión de calor Caracterización global del funcionamiento del acumulador-rascador Resumen de la Oferta: Las soluciones constructivas para el almacenamiento de energía latente usando materiales de cambio de fase (PCM) comprenden en su gran mayoría el empleo de equipos estáticos de intercambio de calor. La baja conductividad térmica de los PCM y su eventual solidificación sobre las superficies de transferencia de calor implican la aparición de una alta resistencia térmica, que limita la velocidad a la que ocurren los fenómenos de carga y descarga de energía en estos sistemas de almacenamiento. Las hojas de ruta publicadas recientemente para potenciar las tecnologías de almacenamiento térmico en Europa han identificado el empleo de técnicas activas como una solución factible para multiplicar la capacidad de carga y descarga de energía en los equipos de almacenamiento térmico que utilizan materiales PCM. Estas técnicas involucran el empleo de una potencia exterior que, si se aplica sobre el PCM, promueve su movimiento y mezclado, aumentando los coeficientes de convección durante los ciclos de fusión y solidificación. Los fenómenos de transporte que promocionan esta mejora están insuficientemente descritos en la bibliografía especializada, y estas hojas de ruta han identificado igualmente la necesidad de ampliar el conocimiento fundamental sobre estos procesos. En este Trabajo Fin de Máster se propone la modelización y la simulación numérica, utilizando técnicas de Mecánica de Fluidos Computacional, de un modelo geométrico similar al acumulador de superficie rascada construido en el marco del proyecto ALTES (Almacenamiento de energía térmica latente mediante técnicas activas, Ref: PGC2018-100864-B-C21). Se trata de un tanque calentado o enfriado a través de una bobina que lo rodea, y rascado en su pared interior mediante un sistema de cuchillas inspirado en los intercambiadores SSHE de tipo Votator.