Modellazione della fase di carica di un serbatoio ad accumulo termico con immissione radiale multipla

The need to decouple the energy production from its use found itself in the use of a thermal strafied storage with the ability to maximise its energetical and exergetical content through an appropriate stratification. The development of a thermocline and the temperature distribution during the charging phase of a storage with multiple radial inlet is taken into account in this work. A preliminar model has been selected and an invectigation was made on the principal mechanisms of thermal exchange which were found to be in diffusion, convection and heat losses. Two different 1D models were then developed using Upwind and Quick discretization schemes for the convective term and their performance was evaluated against experimental data varying the number of nodes. Upwind discretization scheme provided better results observing a maximum difference from real values between 12.5% en 15.8% of the total temperature jump using a high temperature inlet and between 18.8% and 32.4% for low temperature. For both the mean quadratic error was found to be between 2.5% and 4.9% of the total temperature jump. Based on these results the model was deemed sufficiently valid to mimic experimental data without an high computational demand.

L’esigenza di disaccoppiare la produzione di energia termica dal suo utilizzo rende necessario l’utilizzo di un serbatoio ad accumulo che sia in grado di massimizzare il suo contenuto energetico ed exergetico mediante un’opportuna stratificazione. Lo sviluppo e la modellazione della zona termoclina e della disibuzione di temperatura interna durante la fase di carica di un serbatoio con immissione radiale multipla sono stati presi in considerazion in questo lavoro. É stato selezionato un modello preliminare e sono stati ricercati i meccanismi di scambio termico più rilevanti identificati nelle perdite al mantello, diffusione e convezione. Sono stati poi sviluppati due modelli 1D con numero di nodi variabile e con differente discretizzazione del termine convettivo tramite gli schemi Upwind e QUICK e ne sono confrontate le prestazioni rispetto ai valori sperimentali. Lo schema Upwind ha portato ai risultati migliori, osservando uno scostamento massimo tra il 12,5% e il 15,8% del salto termico effettuato nelle prove con un alta temperatura di immissione e tra il 18,8% e il 32,4% nelle prove a bassa temperatura. Lo scostamento medio in entrambi i casi è risultato essere compreso tra il 2,5% e il 4,9% del salto. Su questa base si ritiene il modello identificato come sufficientemente accurato per cogliere l’andamento di temperatura interna a fronte di un costo computazionale molto limitato.