Radial Diffusers in Stratified Hot Water Stores: Geometry Optimization with CFD

Abstract

This abstract deals with thermal energy stores for solar and district heat supply systems and presents numerical results for the performance of radial diffusers in a new type of overground storage tank which has a floating ceiling. The influence of the position of the radial diffuser in the thermal store was investigated revealing significant potentials regarding thermal stratification and storage efficiency. The optimization of the diffuser geometry led to a new free-form radial diffuser, which allows charging temperatures up to 98 °C. A Large Eddy Simulation (LES) illustrated the development of the stratification.

Radial Diffusers – Simulation of Three‐Dimensional Flow Effects with CFD (Part 3)

“…Sie können Ü berschüsse in Wärmeversorgungsnetzen speichern und dem Verbraucher bei Bedarf wieder zur Verfügung stellen [1]. Sie können Ü berschüsse in Wärmeversorgungsnetzen speichern und dem Verbraucher bei Bedarf wieder zur Verfügung stellen [1].…”

“…Sie können Ü berschüsse in Wärmeversorgungsnetzen speichern und dem Verbraucher bei Bedarf wieder zur Verfügung stellen [1]. Die Qualität der thermischen Schichtung ist unter anderem stark von den Mischungsvorgängen während des Beladevorgangs abhängig [3]. Mittels direkter Be-und Entladung findet entsprechend dem Verdrängungsprinzip ein Wasseraustausch im Speicher statt.…”

“…Der Radialdiffusor befindet sich dabei direkt an einer gut gedämmten Schwimmdecke [7]. Gegenüber anderen Speicherkonstruktionen maximiert diese Ausführung das nutzbare Speichervolumen, vermeidet damit eine thermische Inversion und verbessert signifikant die Schichtungsqualität [8]. Die Entwicklung und der Bau dieses Demonstrators erfolgen im Rahmen des OBSERW-Projekts (Oberirdische Speicher in Segmentbauweise für Wärmeversorgungssysteme) [9].…”

“…Abb. mit [8]) ist dieser Wert jedoch gering. Nachdem in der Anschlussleitung von BES_1 isotherme Verhältnisse herrschen, wird der Volumenstrom reduziert sowie eine Stillstandzeit von 10 s eingeleitet.…”

“…3 zeigt das Ergebnis für diesen Volumenstromverlauf. Für einen niedrigeren Druckverlust und eine geringere Kavitationsneigung existieren aber auch Einbauteile mit modifizierter Lochgeometrie 10) [19] -11) Eine ausfu¨hrliche Diskussion zu diesem Thema findet sich in [8]. Wesentlicher Nachteil einer konstruktiven Lösung mit Leit-und Lochblechen ist der zusätzliche Strömungswiderstand.…”