Modellierung der Latentwärmespeicherung mittels Phasenwechselmaterialien zum Einsatz in der solaren Trocknungstechnik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt untersuchte solare Trocknungssysteme mit Latentwärmespeicherung und verglich ihre Leistung mit der von konventionellen Solartrocknern. Das Hauptziel bestand darin, die Dynamik dieser Systeme zu simulieren und die Auswirkungen der Einbeziehung von Latentwärmespeichern zur Verbesserung der Leistung zu bewerten. Es wurden detaillierte mathematische Modelle für den solaren Lufterhitzer, den Latentwärmespeicher und den Festbetttrockner entwickelt. Diese Modelle wurden anhand experimenteller Daten validiert und zur Simulation der solaren Trocknung landwirtschaftlicher Produkte in Deutschland und Kenia verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Latentwärmespeicherung dazu beitragen kann, Temperaturschwankungen zu verringern und die Gleichmäßigkeit der Feuchtigkeit zu verbessern, insbesondere wenn sie mit größeren Kollektoren verwendet wird, obwohl sie die Trocknungszeit verlängert. Bei der Weizentrocknung in Deutschland verkürzten größere Kollektoren zwar die Trocknungszeit, verursachten aber größere Temperaturschwankungen, während die Energiespeicherung dazu beitrug, Temperaturspitzen zu glätten, obwohl ihre Auswirkungen auf die Homogenität der Feuchtigkeit gering waren. Bei der Maistrocknung in Kenia verbesserte die Kombination aus großen Kollektoren und Latentwärmespeichern die Gleichmäßigkeit der Feuchtigkeit und vermied effektiv überhöhte Temperaturen. Das Projekt hat auch gezeigt, wie wichtig es ist, die Komponenten richtig zu dimensionieren, da der Speicher die Produkte zwar wirksam vor zu hohen Temperaturen schützen kann, die Trocknungszeit aber möglicherweise nicht verkürzt. Die entwickelten Programme wurden in Fortran übersetzt und in TRNSYS Types integriert, was schnellere Simulationen und eine breitere Nutzung ermöglichte. Insgesamt zeigte das Projekt das Potenzial der Latentwärmespeicherung in solaren Trocknungssystemen zur Verbesserung der Temperaturregulierung und der Gleichmäßigkeit der Feuchtigkeit aufgezeigt und damit wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung künftiger Solartrockner geliefert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A comparison of steady-state and transient modelling approaches for the performance prediction of solar air heaters. Energy Conversion and Management: X, 16, 100327.
Román, Franz & Hensel, Oliver
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Mathematical modelling of a latent heat storage: Influence of PCM thermal conductivity and enthalpy-temperature relationship. Journal of Energy Storage, 94, 112424.
Román, Franz; Munir, Zeeshan & Hensel, Oliver
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Performance comparison of a fixed-bed solar grain dryer with and without latent heat storage. Energy Conversion and Management: X, 22, 100600.
Román, Franz; Munir, Zeeshan & Hensel, Oliver
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Solar drying with latent heat storage (1.0.0). (Python and Fortran programs for the simulation of solar air heater, latent heat storage and fixed-bed dryer)
Román, F. & Hensel, O.
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Latent-dry: Solar drying with latent heat storage in Python, Fortran and TRNSYS. SoftwareX, 29, 101999.
Román, Franz & Hensel, Oliver
