Parametric study on fluidized bed thermal storage

Abstract

Abstract. In the present work, the numerical model developed earlier by the same authors [5] is refined and recast in non-dimensional form. The refined model is calibrated with recent experiments at different bed air-inlet temperatures. Excellent agreement between the numerical results and experiments is obtained.The refined model is then used to conduct an extensive parametric study. The objectives of the parametric study are: (i) to determine the effect of the non-dimensional parameters (0(2, C( 3 and 0(,) on the bed performance; (ii) to indicate the conditions required for favourable bed operation, and (iii) to compare the fluidized-bed performance with a small-particle packed bed performance.The numerical results are presented as time-histories of average bed temperature (Oh) and bed efficiency (t/). The performance histories are given for different value of each parameter (0(2, 0(3, and 0(4). The study shows that the fluidized bed behaves favourably for 0(2 < 10, % > 30 and 0(4 < 10. Moreover, it was concluded that the small particle packed bed, in general, offers better performance behaviour over a fluidized bed having the same bed size and heat input. Parameterstudie fiber die Wfirmespeicherung in einem WirbelbettZusammenfassung. In der vorliegenden Arbeit wird das numerische Modell fiber die Wfirmespeicherung in einem Wirbelbett der oben genannten Autoren [5] verbessert und in eine dimensionslose Form umgearbeitet. Das verbesserte Modell basiert auf neuere Experimente bei unterschiedlichen Lufteintrittstemperaturen. Zwischen den numerischen und den experimentellen Ergebnissen wird eine sehr gute Ubereinstimmung erzielt. Das neue Modell wird fiir die Durchfiihrung einer ausfiihrlichen Parameterstudie verwendet. Damit soll der EinfluB der dimensionslosen Parameter (0(2, 0(3 und 0(4) auf die Leistung des Wirbelbettes bestimmt, sowie die Bedingungen ftir eine giinstige Arbeitsweise des Bettes aufgezeigt, und die Leistung des Wirbelbettes mit der eines Festbettes zu verglichen werden. Die numerischen Ergebnisse werden anhand des zeitlichen Verlaufes der Bett-Temperatur (0b) und des Bett-Wirkungsgrades (t/) dargestellt. Der Leistungsverlauf wird fiir verschiedene Werte der einzelnen Parameter (0(2, 0(3 und c~4) angegeben. Die Studie zeigt, dab das Wirbelbett sich ffir 0(2 < 10, % > 30 und 0(4 < 10 am giinstigsten verh/ilt. Ferner kam man zu dem Ergebnis, dab das Festbett im allgemeinen bei gleicher Bettgrff3e und gleicher Wfirmezufuhr ein besseres Leistungsverhalten bietet.

A review of solar thermal energy storage in beds of particles: Packed and fluidized beds

“…The application of fluidized beds to sensible heat storage has been experimentally investigated, and it has been shown that a fluidized bed behaves similar to a well-mixed tank with negligible variations in the temperature along the bed (Elsayed et al, 1988;El-Refaee et al, 1988;Megahed et al, 1988;Izquierdo-Barrientos et al, 2013Mahfoudi et al, 2015). For this reason, when the bed is coupled with a solar collector, packed beds are preferred because stratification permits an increase in the thermal efficiency of the solar collection system, as was explained in Section 2.1. and observed a heat transfer coefficient between 500 and 900 W/(m 2 K) for fluidization velocities up to 1.6 u mf .…”