The heat transfer experiment in a latent heat storage tank as a solar energy storage system for the hot water supply was carried out. The latent heat storage tank was consisted of triple - tube type ; Outer shell for hot water from solar collector, PCM storage vessel in the middle of the tank and inside tube for hot water recovery. The heat storage tank has the dimension of 60 cm long and 34 cm outside diameter. Paraffin wax(m.p = 55.4C) and sodium acetate trihydrate(m.p = 58 C) were employed as the PCM this study. Experimental variables were inlet temperature and flow rate of the hot water for heat storage stage and cold water for heat recovery stage. Temperature profiles, heat transfer coefficient and the efficiency of heat storage$(Q/Q_{max})$ and heat recovery $(Q/Q_{max})$ were determined for the paraffin wax and inorganic salt respectively.
The heat transfer experiment in a pilot scale latent heat storage tank as a solar energy storage system for the hot water supply was carried out. The latent heat storage tank was consisted of three parts; Outer shell for hot water from solar collector, PCM storage vessel in the middle of the tank and immersed coil in the PCM vessel for hot water recovery. The heat storage tank has the dimension of 115 cm in height and 32 cm outside diameter. Paraffin wax (m.p = 55.4C) and sodium acetate trihydrate (m.p = 58 C) were employed as the PCM this study. Experimental variables were inlet temperature and flow rate of the hot water for heat storage stage and cold water for heat recovery stage. Temperature profiles, heat transfer coefficient and the efficiency of heat storage $(Q/Q_{max})$ and heat recovery $(Q/Q_{max})$ were determined for the paraffin wax and inorganic salt respectively.
This study was performed to stabilize the physical properties of Sodium Carbonate Decahydrate that was selected as a highly concentrative thermal energy storage medium. The addition of ARS(additives to prevent supercooling) showed to prevent the supercooling of Na$_{2}$CO$_{3}$.10H$_{2}$O, and the supercooling was decreased below $1.5^{\circ}C$ with ARS of 3 wt% and the addition of PSC(phase separation controller) of 1.5 wt% controlled the phase separation of Na$_{2}$CO$_{3}$ .10H$_{2}$O with the phase change cycles increased from 0 to 1,500, the phase change temperature and the latent heat has changed in the range of 30$\pm$1.$0^{\circ}C$ and 54$\pm$2.0Kcal.kg$^{-1}$ respectively.
The main function of conventional insulation materials is only to block the heat transfer and reduce heat loss from the building. On the other hand, thermal storage materials can work as an energy saver by absorbing or emitting heat within a specific temperature range. Thermal storage materials for building can maintain a constant temperature by effectively regulating the cycle of indoor temperature. As a result, we can enhance the performance of a cooling and heating system efficiently. In this study, phase change materials (PCMs) were added as thermal storage materials into gypsum boards which are extensively used for building material and we found out the thermal environmental characteristics. In addition, we checked out some problems when applying the thermal storage materials to buildings. Finally, This study set out to examine the degree of environmental-friendly characteristics of thermal storage building materials by analyzing the amount of TVOC and HCHO contents with the possibility of pollutants emission.
The decrease in the summer peak electric load in our country is very important. The government has arranged and implemented a lot of support policies and statutes to decrease the peak electric load. And the ice thermal energy storage system is known as one of the alternatives. The purpose of this paper is to evaluate the efficiency and thermal characteristics of the closed ice thermal energy storage system using screw capsules. The measured thermal energy storage density is about 18.4 USRT-h/m3 (=232.9 MJ/m3), which is higher than 13.0 USRT-h/m3 (=164.6 MJ/m3), a low criterion of normal performance. And The efficiency of the discharging process and the total energy utilization is 96.2% and 2028.4 kcal/kWh respectively.
태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.2
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pp.578-584
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2013
Ice slurry that is a mixture of fine ice crystals and liquid water is a widely used working fluid in the ice thermal energy storage system due to its flowability and large latent heat of fusion. Generally ice slurry is made from supercooled water. But the excessive supercooling causes the water to freeze even worse to block the pipe. Additionally large degree of supercooling of water degrades the efficiency of the ice thermal energy storage system. Therefore the effective method to control the phase change from supercooled water to ice slurry is needed. In this paper we experimentally studied a novel method to generate the ice slurry from the supercooled water using the ultrasonic vibration. It was found that the cavitation impact of supercooled water by ultrasonic vibration can help the generation of ice slurry.
Kwon, Jin Kyung;Kang, Geum Chun;Moon, Jong Pil;Kang, Youn Ku;Kim, Chung Kil;Lee, Su Jang
Journal of Bio-Environment Control
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v.22
no.4
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pp.328-334
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2013
A greenhouse heating system to improve heat pump performance using inside and outside air of greenhouse as a heat source selectively and cut $CO_2$ enrichment costs by delay of greenhouse ventilation was developed. In this system, thermal storage modes divided into inside circulation mode using surplus solar energy and outside circulation mode using outside air heat. The thermal storage modes were designed to be switched mutually according to inside greenhouse temperature and six temperature values were input to control the heat pump operating, thermal storage mode switching and greenhouse heating automatically. Operating characteristics of this system were tested in a plastic greenhouse of non-ventilation condition. The results of test showed that the inside circulation mode began at about 11:00 and lasted for about 210 minutes and inside greenhouse temperature was maintained between $20{\sim}28^{\circ}C$ in spite of non-ventilation. System heating COP of the inside circulation mode in the daytime was 3.35, which was 36% and 25% higher than that of the outside circulation modes in the nighttime and daytime respectively.
In this research, we describe the methodology and the quantification about GHG reduction effects, expected by optimization of operation mode according to establishing additional heat storage system of Bundang Combined Cycle Power Plant. As an intermediate form of General Combined Cycle Power Plant and Heat supply only district heating plant, Bundang Combined Cycle Power Plant(and Ilsan, Anyang, Bucheon) is possible to satisfy demand for the electrical load and thermal load capacity at the same time through changes to the operation mode itself. Therefore, through the operating transition of high-efficiency mode that the condenser cooling water is recovered and supplied to district heat and cooling, establishing additional heat storage system have flexible supply ability at the power and heat market. In this research, We calculated using the operating performance for the last three years(2008~2010) and efficiency of each mode-specific values. As a result, GHG reduction effects were calculated as $97.95kg_{-}CO_2/Gcal$ per heat energy 1 Gcal supplied at the heat storage system and we expected emmision reduction effect about $13,500Ton_{-}CO_2/yr$.
Kim, Sung-Wook;Go, Daehong;Choi, Eun-Kyeong;Kim, Sung-Hwan;Kim, Tae-Hyoung;Lee, Kyu-Hwan;Cho, Jinwoo
Economic and Environmental Geology
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v.50
no.2
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pp.159-170
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2017
The temporal and spatial temperature distribution of the heat storage mortar made of porous feldspar was measured and the thermal properties and electricity consumption were analyzed. For the experiment, two real size chambers (control model and test model) with hot water pipes were constructed. Two large scale models with hot water pipes were constructed. The surface temperature change of the heat storage layer was remotely monitored during the heating and cooling process using infrared thermal imaging camera and temperature sensor. The temperature increased from $20^{\circ}C$ to $30^{\circ}C$ under the heating condition. The temperature of the heat storage layer of the test model was $2.0-3.5^{\circ}C$ higher than the control model and the time to reach the target temperature was shortened. As the distance from the hot water pipe increased, the temperature gap increased from $4.0^{\circ}C$ to $4.8^{\circ}C$. The power consumed until the surface temperature of the heat storage layer reached $30^{\circ}C$ was 2.2 times that of the control model. From the heating experiment, the stepwise temperature and electricity consumption were calculated, and the electricity consumption of the heat storage layer of the test model was reduced by 66%. In the cooling experiment, the surface temperature of the heat storage layer of the test model was maintained $2^{\circ}C$ higher than that of the control model. The heat storage effect of the porous feldspar mortar was confirmed by the temperature experiment. With considering that the time to reheat the heat storage layer is extended, the energy efficiency will be increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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