La macroencapsulación de material de cambio de fase (PCM) es un enfoque prometedor para superar un serio inconveniente de muchos sistemas de almacenamiento de energía térmica por calor latente (LHTES): su baja potencia térmica. A menudo se utilizan simulaciones para respaldar el diseño de estos sistemas de almacenamiento, pero la simulación del proceso de carga de un LHTES de este tipo con modelos CFD (Diseño de fluido computacional, por sus siglas en inglés) detallados es demasiado costosa desde el punto de vista computacional. Para obtener información sobre el comportamiento de un LHTES completo, generalmente se aplican modelos de simulación de sistemas altamente simplificados. En este artículo se presenta un nuevo enfoque para crear un modelo de orden reducido que tiene como objetivo aumentar la precisión de estos modelos de simulación de sistemas. El primer paso consiste en realizar un conjunto de simulaciones CFD detalladas de una cápsula con diferentes condiciones de contorno. Los resultados se escriben en tablas de consulta que contienen la potencia de carga de una cápsula en función de la entalpía almacenada y las condiciones de contorno. Estas tablas de consulta luego se implementan en el modelo de orden reducido. La desviación media temporal del contenido de energía en la unidad de almacenamiento entre los experimentos y el modelo de orden reducido es solo del 5 % y el tiempo de simulación del modelo de orden reducido más rápido fue de 5 s, mientras que las simulaciones CFD tomaron hasta aproximadamente dos semanas en una estación de trabajo. Finalmente, para las condiciones probadas, el fluido de transferencia de calor (HTF) no tiene que incluirse en la simulación CFD, pero puede reemplazarse por una condición de contorno convectivo correctamente definida. Sin embargo, la pared de la cápsula debe incluirse en el modelo CFD (especialmente para materiales de pared de cápsula con una conductividad térmica distintivamente más alta que el PCM) para tener en cuenta el flujo de calor hacia el fondo de la cápsula que favorece la fusión por contacto cercano.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X23026336