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Development and comparison of measurement techniques for the phase change determination in latent heat storages

Stark, Nicolas (2025) Development and comparison of measurement techniques for the phase change determination in latent heat storages. Masterarbeit, Technische Universität Ilmenau.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis 1 Juni 2027
6MB

Kurzfassung

Latent heat storages exploit the phase change enthalpy of a material to store large amounts of thermal energy at yet small temperature differences over a phase transition. Due to the isothermal nature of the phase transition, the reliable determination of the state of the phase change using temperature measurements poses a challenge, resulting in an erroneous determination of the state of charge. No universally applicable measurement technique exists serving this purpose. A novel measurement technique taking advantage of density changes over the solid-liquid phase transition of the eutectic sodium and potassium nitrate compound is developed. Distance measurements using a triangulation-based laser distance sensor, measuring the distance to the fill level of the PCM, are correlated to the liquid fraction of the phase change material and validated using multiple temperature measurements. Therefore, multiple experiments evaluating charging and discharging cycles of the latent heat storage with different heating and cooling parameters, as well as initial conditions, are tested. The liquid fraction is determined with an uncertainty of ±0.43% and matches well with the validation experiment, but the measurement technique is susceptible to cavity formation for the mostly solid storage material. Thus, if cavity formation is prevented by controlled discharging processes, the general operationality of the evaluated measurement technique is confirmed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/220007/
Dokumentart:Hochschulschrift (Masterarbeit)
Titel:Development and comparison of measurement techniques for the phase change determination in latent heat storages
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stark, Nicolasnicolas.stark (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
DLR-Supervisor:
BeitragsartDLR-SupervisorInstitution oder E-Mail-AdresseDLR-Supervisor-ORCID-iD
Thesis advisorBekgöz, Sabri Anilsabri.bekgoez (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4094-5706
Datum:26 November 2025
Open Access:Nein
Seitenanzahl:95
Status:nicht veröffentlicht
Stichwörter:Latent Heat, PCM, State of charge measurement, density change, sensor development
Institution:Technische Universität Ilmenau
Abteilung:Fakultät für Maschinenbau
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: Bekgöz, Sabri Anil
Hinterlegt am:01 Dez 2025 12:21
Letzte Änderung:01 Dez 2025 12:21

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