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Experimental analysis of fluid flow and PCM storage in a single-tube steam generator

Dietz, Larissa und Garbe, Tobias und Fiss, Michael und Bürger, Inga und Gutierrez Rojas, Andrea Lucia (2025) Experimental analysis of fluid flow and PCM storage in a single-tube steam generator. Journal of Energy Storage. Elsevier. doi: 10.1016/j.est.2025.115754. ISSN 2352-152X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Kurzfassung

Validated models to predict the behaviour of Latent Heat-Thermal Energy Storage (LH-TES) for steam generation under partial-load conditions are required to exploit their full potential with regard to design and operation. This article aims at overcoming the lack of data for experimental model validation for non-nominal flow control. It describes the implementation and results of experiments with a finned single-tube phase change material (PCM) steam generator which enables the simultaneous control of pressure and mass flow rate in the water/steam flow for the precise setting of operating points. Besides the condition of the storage, also the local condition of the heat transfer fluid (HTF) in the tubes is investigated based on pressure and temperature measurements. The test rig, containing a PCM which melts at approximately 133 °C, is operated between 1.4 bar and 6.7 bar, from 20 °C to 200 °C and with 1.26 kg/h to 4.30 kg/h. For improved quality of the results, the thermophysical data basis for the commercial phase change material PLUSICE A133 is extended. The results show that the storage peak power during charging and discharging is directly proportional to the mass flow rate. In partial-load operation of PCM steam generators with reduced mass flow rates, the produced steam mass flow rate as well as the pressure can be kept constant during the discharging process.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218596/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Experimental analysis of fluid flow and PCM storage in a single-tube steam generator
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dietz, LarissaLarissa.Dietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garbe, TobiasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fiss, MichaelMichael.Fiss (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bürger, Ingainga.buerger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6091-0431197345911
Gutierrez Rojas, Andrea LuciaAndrea.GutierrezRojas (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 April 2025
Erschienen in:Journal of Energy Storage
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.est.2025.115754
Verlag:Elsevier
ISSN:2352-152X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Test rig; Validation data; Non-nominal operation; Finned tube PCM; PCM storage operated with steam
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Thermochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Thermische Prozesstechnik
Hinterlegt von: Gutierrez Rojas, Andrea Lucia
Hinterlegt am:19 Nov 2025 10:19
Letzte Änderung:19 Nov 2025 11:05

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