Метод параметрической идентификации теплопередающей способности тепловых аккумуляторов

Авторы

Борщев Н. О.

Объединенный институт высоких температур Российской академии наук, 125412, Москва, ул. Ижорская, 13/19

e-mail: www.moriarty93@mail.ru

Аннотация

В данной работе представлен метод параметрической идентификации эффективного коэффициента теплопроводности пальмитовой кислоты, используемой в качестве теплоносителя в тепловом аккумуляторе, работающем на принципе плавление – кристаллизация. Коэффициент теплопроводности ищется как произведение его параметризированного значения на соответствующую базисную функцию, учитывающую его зависимость от температуры. Задача идентификации исследуемой величины решается в экстремальной постановке на основе минимизации среднеквадратичной ошибки между теоретическим и экспериментальным температурным полем в местах установки датчиков температур. В качестве численного метода оптимизации выбран метод сопряженных направлений как наиболее точный метод первого порядка сходимости. Если разница идентифицируемых значений параметризированного коэффициента теплопроводности меньше систематической погрешности датчика температуры, считается итерационный процесс идентификации окончен, иначе описанная ранее последовательность выполняется до достижения требуемой точности расчета.

Ключевые слова:

тепловой аккумулятор, пальмитовая кислота, метод сопряженных направлений, метод итерационной регуляризации, обратная задача теплопроводности

Список источников

1. Sharma A., Tyagi V.V., Chen C.R. et al. Review on Thermal Energy Storage with Phase Change Materials and Applications // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009. Vol. 13. № 2. pp. 318–345.

2. Zalba B., Marín J.M., Cabeza L.F. et al. Review on Thermal Energy Storage with Phase Change: Materials, Heat Transfer Analysis and Applications // Applied Thermal Engineering. 2003. Vol. 23. № 3. pp. 251–283.

3. Farid M.M., Khudhair A.M., Razack S.A.K. et al. A Review on Phase Change Energy Storage: Materials and Applications // Energy Conversion and Management. 2004. Vol. 45. № 9–10. pp. 1597–1615.

4. Incropera F.P., DeWitt D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer: Wiley, 2007.

5. Tritt T.M. Thermal Conductivity: Theory, Properties, and Applications: Springer; 2004.

6. Parker W.J. et al. Flash Method of Determining Thermal Diffusivity // Journal of Applied Physics. 1961.

7. Zhang Y., Faghri A. Heat Transfer Enhancement in Latent Heat Thermal Energy Storage Systems // Journal of Heat Transfer. 2010. Vol. 132. № 6.

8. Borshchev N.O. Parametric Identification of Thermal Conductivity in Highly Porous Materials under Space Environment Conditions // Reliability and Quality of Complex Systems. 2022. № 4 (40). pp. 98–109.

9. Borshchev N.O. Determination of the Effective Heat Transfer Coefficient in Evaporative-Condensing Heat Exchangers // the XXXIX Siberian Thermophysical Se-minar. (2023). pp. 16–26.

10. Alifanov O.M., Budnik S.A., Nenarokomov A.V. et al. Investigation of Thermophysical Properties of Fibrous Thermal Protection Materials at High Temperatures // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2021. Vol. 94. № 4. pp. 1074–1084.

11. Nenarokomov A.V., Zinkevich V.P. Analysis of Heat Transfer under Mechanical Impact on Multilayer Insulation // Thermal Processes in Engineering. 2021. Vol. 13. № 12. pp. 555–560.

12. Nenarokomov A.V., Budnik S.A., Semenov D.S. Study of Radiative-Conductive Heat Transfer Using Non-Contact Measurements. Part 2: Validation of the Computational-Experimental Method // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2023. Vol. 96. № 4. pp. 978–986.

13. Alekseev V.A. Fundamentals of Thermal Energy Sto-rage Design for Spacecraft. Kursk: Naukomet, 2016. p. 71.