| dc.description.abstract | Instituttet for energi- og prosessteknikk er involvert innen forskning og utvikling av neste generasjons vedovner. Et av målene for slike vedovner er at de skal ha en vesentlig jevnere effektavgivelse enn dagens løsninger. Dette krever at det benyttes et varmelager sammen med ovnen.
I denne oppgaven er et varmelagersystem bestående av en fordamper og en kondensator undersøkt. Veken, en sentral komponent i fordamperen, og dens egenskaper preges i stor grad av produksjonsmetode. Ulike produksjons- og testmetoder av veker er derfor undersøkt, fortrinnsvis for å kunne teste en ny veke produsert av instituttet. Vekeproduksjonen av denne viste seg dessverre å være mislykket, og veketesten er derfor utført på en tidligere testet veke. Resultatene for vekens ytelseskarakteristikk er i størrelsesorden like for det nye og det gamle forsøket.
Varmelageret belager seg på prinsipper om latent varmelagring med faseovergangsmaterialer (Phase Change Material, PCM). En av utfordringene med slike materialer er at de i utgangspunktet ikke er gode varmeledere. Metoder for effektiv varmeoverføring til, og metoder for å forbedre varmedistribusjonen i, faseovergangsmaterialer er derfor undersøkt. Metallskum og metallfinner er fremhevet som to lovende alternativer.
Et forslag til en kondensatorgeometri er gitt. Konseptet er en rektangulær rørsatsvarmeveklser med varmelagring i faseovergangsmaterialet erytritol på mantelsiden, og varmeoverføring fra overopphetet damp på rørsiden. En todimensjonal modell av kondensatoren er testet numerisk med COMSOL Multiphysics® med det formålet om at varmelageret skal være i stand til å lagre en gitt energimengde, uten å overopphete i løpet av et oppvarmingsforløp på halvannen time. Simuleringene er utført både med konstant rørtemperatur og konstant effektavgivelse fra rørene. I tillegg er kondensatoren simulert både med og uten skum- og finnestruktur.
De numeriske beregningene må benyttes med forbehold, basert på antagelsene som er beskrevet i rapporten. Simuleringene viste likevel at bruk av skum er nødvendig for å oppnå ønsket lagret energiinnhold, og for å løse problemer med lokal overoppheting ved konstant effektavgivelse. Finners effekt på lagret energiinnhold og smelterate er minimal, sammenliknet med metallskummets bidrag. En kombinasjon av de to viste seg heller ikke å være overtruffen. Det er foreslått at ulike metallskum i neste fase bør testes i laboratoriet sammen med erytritol for å fastslå faktiske verdier for maksimal konduktivitetsforbedring. | |
