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Thermal Contact Resistance: Implications for Thermal Energy Storage Systems

Stahl, Veronika und Rawson, Anthony Joseph und Kraft, Werner und Vetter, Peter und Nees, Frank und Kargl, Florian (2021) Thermal Contact Resistance: Implications for Thermal Energy Storage Systems. 15th International Virtual Conference on Energy Storage (ENERSTOCK 2021), 2021-06-09 - 2021-06-11, Ljubljana, Slovenia.

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Kurzfassung

In thermal energy storage systems a major characteristic for charge and discharge rates is the overall thermal resistance between heat sink and heat source. Precise knowledge about thermal resistance is necessary for designing and simulating storage components. However, the thermal resistance is often simplified to bulk resistance of the materials whereas the thermal contact resistance at their interface is neglected. In this study we determine thermal contact resistances relevant to thermal energy storage systems and operating conditions. It is shown that the thermal contact resistance can have a clear effect on overall heat in- and output depending on the design of the storage component. Thermal contact resistances between storage material and container material were determined via a modified stationary cylinder method. The examined storage material was the metallic Phase Change Material Al-12wt%.Si and the examined container material was the Ceramic Matrix Composite C/C-SiC. The thermal contact resistance dependence on temperature (25 - 300 °C) and pressure (0 - 4 MPa) was found. The thermal contact resistance between storage and container material was found to decrease asymptotically with increasing temperature and increasing pressure. For pressures over 3 MPa the contact resistance was reduced to under 1 cm²K/W. It is concluded that thermal contact resistance can have a major effect on charge and discharge rates, especially for storage designs where several layers of materials lie between heat source and heat sink. Storage designs that take advantage of pressure between storage material and heat transport components due to solidification or thermal expansion/contraction could improve functionality. Thus, thermal contact resistance is recommended to be considered in the design of thermal energy storage systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145530/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Thermal Contact Resistance: Implications for Thermal Energy Storage Systems
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stahl, VeronikaVeronika.Stahl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1866-3369NICHT SPEZIFIZIERT
Rawson, Anthony JosephAnthony.Rawson (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kraft, WernerWerner.Kraft (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1971-2353NICHT SPEZIFIZIERT
Vetter, PeterPeter.Vetter (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nees, FrankFrank.Nees (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-4628-3379NICHT SPEZIFIZIERT
Kargl, FlorianFlorian.Kargl (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Juni 2021
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermal contact resistance, thermal energy storage, stationary cylinder method
Veranstaltungstitel:15th International Virtual Conference on Energy Storage (ENERSTOCK 2021)
Veranstaltungsort:Ljubljana, Slovenia
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:9 Juni 2021
Veranstaltungsende:11 Juni 2021
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Verkehrssystem
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V VS - Verkehrssystem
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Energie und Verkehr (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Fahrzeugkonzepte > Alternative Energiewandler
Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Stahl, Veronika
Hinterlegt am:15 Nov 2021 06:35
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:44

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