Wärmeleitung in Phasenwechselmaterialien

Kurzfassung

In dieser Arbeit wurde ein Teststand aufgebaut und optimiert, mit dem der Wärmestrom und die Wärmemenge während der thermischen Be- und Entladung eines Wärmespeichermediums in einem Messbehälter bestimmt werden können. Das Be- und Entladen des Speichermediums im Messbehälter wird über einen Heizstab realisiert. Es wurden Versuche mit der eutektischen Salzmischung KNO3-NaNO3 durchgeführt, wobei zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Heizstab und Wärmespeichermedium Graphitlamellen eingesetzt wurden. Die Untersuchung der Auswirkungen von unterschiedlichen Lamellenabständen auf die Höhe der Be- und Entladungsleistung stand dabei im Vordergrund. Der Messbehälter mit dem Speichermedium befindet sich bei dem Teststand zur Isolierung in einem Hüllbehälter. Dazu wird die Temperatur der Luftatmosphäre im Hüllbehälter von einer speicherprogrammierbaren Steuerung geregelt. Diese Regelung wurde entworfen. Der Heizstab, durch den die Be- und Entladungsprozesse initiiert werden, wird mit einem elektrischen Heizelement beheizt und mit Druckluft gekühlt. Die Regelung der Heizstabtemperatur wurde mit der speicherprogrammierbaren Steuerung automatisiert. Die Auswertung der Versuche ergab, dass sich der Wärmestrom aus dem Heizstab in das PCM-Speichermedium durch den Einsatz von Graphitlamellen verbessern lässt. Beim geringsten Lamellenabstand zeigten sich bei der Messung die höchsten Be- und Entladungsleistungen bei gleichzeitig kürzester Be- bzw. Entladungsdauer. Die aus den Messungen ermittelte spezifische Wärmekapazität und die Schmelzenthalpie der eutektischen Salzmischung KNO3-NaNO3 ergaben ein zufriedenstellendes Ergebnis.