РП2: Прототипиране и числено моделиране

Цел на работния пакет: Разработване на математически модели и провеждане на числени симулации на ключови елементи на системите за съхранение на топлина, така че да се верифицират първоначалните предположения. Да се направят заготовки, макети и прототипи, чрез които да се тестват отделни елементи на системата, в т.ч. двата подобрени варианта на земни топлообменници и материалите за ЛТА. Да се изготви техническо задание за изработване на прототипите в експлоатационна среда, което да се ползва за изпълнение на РП3.

Планирани дейности и задачи:

1. Математическо моделиране и числени симулации

- Разработване на математически модели, базирани на уравнението за разпространението на топлината в твърда среда (земя, МФП и т.н.), с които да се прогнозира капацитета на съхранение, заряда и разряда на топлинна енергия.

- Разработване на математически модели, базирани на уравненията на Навие-Стокс и уравнението за енергията за движението на течности в канали и затворени съдове, където е необходимо. Според нуждите да се използват готови пакети за изчислителна хидродинамика.

- Получаване на числени и/или аналитични решения на формулираните задачи. решаване на обратна задача за идентифициране на моделните параметри (материални параметри, гранични условия, геометрия), при което се ползват литературни данни и част от данните получени в рамките на РП4.

2. Прототипиране на подобрения в сезонен акумулатор за съхранение на топлинна енергия със земни топлообменници.

- Прецизиране на модификациите на топлообменника. Описание: Въз основа на разработените симулационни модели и числени резултати, ще се прецизират модификациите на топлообменника, като се вземат под внимание топлопреносът между тръбите и земята, както и между самите тръби. Целта е да се постигне максимална разликата между входящата и изходящата температура, запазвайки основните функционалности на топлообменниците (проточност, водоплътност, механична якост и др.) без съществени изменения.

- Тестване на крепежната система за термичната преграда с изолираща лента към първия вариант на подобрен топлообменник. 

- Изработка на тестови фитинги за втория вариант на подобрен топлообменник и тестване за водоплътност и при необходимите механични натоварвания (минимум 25кг тежест за спускане).

- Да се изготвят технически спецификации и ръководство за прилагане на подобрените топлообменници от потенциални инсталатори.

3. Прототипиране на подобрени акумулатори с МФП за определени работни температури на фазов преход и топлоакумулираща способност.

- Събиране на данни за МФП и избор на вещества за конкретния случай с отчитане на резултатите от числените симулации и на определени критерии, като например: температура на фазов преход, енталпия, специфичен топлинен капацитет, плътност, топлопроводимост, безопасност за здравето, пожароопасност, химическа активност, стабилност, отделяне на газове, водни пари, температурен хистерезис при топене и втвърдяване, наличие на ефект на преохлаждане и други.

- Тестване чрез DSC, TA и други методи на микро или малко количество от избраните вещества.

- Подбор на тип конструкция на акумулатори според вида на МФП и експлоатационните условия.

- Оразмеряване на топлообменните повърхности и обем. Определяне на триизмерно разположение на вътрешните топлообменници във вътрешността на акумулатора. Оптимизиране на изолацията на акумулатора.

- Схеми на акумулатори с МФП.