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Transient analysis of packed-bed thermal storage systems

1983; Elsevier BV; Volume: 26; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1016/s0017-9310(83)80007-6

1879-2189

A. Eduardo Sáez, B. J. McCoy,

Heat and Mass Transfer in Porous Media

A model, including longitudinal thermal dispersion and intraparticle conduction, is developed to describe the transient response of a packed column with a time-varying inlet temperature. The model can be applied to a diabatic column with uniform and constant ambient temperature, or to a perfectly insulated system. The expression for the temperature response within the column as a function of time and axial position is obtained by expanding the solution to an impulse of heat at the inlet in terms of either Hermite or Laguerre polynomials. The response to an arbitrary inlet temperature transient, found via a convolution integral, is expressed as a single quadrature. The response to a step input is an algebraic expression. On développe un modèle, incluant la dispersion thermique longitudinale et la conduction interparticulaire, pour décrire la réponse transitoire d'une colonne fixe avec température de fluide variable à l'entrée Le modèle peut être appliqué à une colonne diabatique avec une température ambiante uniforme et constante, ou un système parfaitement isolé. L'expression pour la réponse en température dans la colonne, en fonction du temps et de la position axiale, est obtenue en développant la solution d'une impulsion thermique à l'entrée en fonction de polynomes de Hermitte et de Laguerre. La réponse à une température d'entrée arbitraire, trouvée à partir d'une intégrale de convolution, est exprimée par une seule quadrature. La réponse à une entrée échelon est une expression algébrique. Ein Modell, das die Wärmeausbreitung in Längsrichtung und die Wärmeleitung zwischen den Partikeln berücksichtigt, wurde entwickelt, um das instätionäre Verhalten einer Festhetssäulemit zeitlich veränderlicher Temperatur der eintretenden Flüssigkeit zu beschreiben. Das Modell kann auf eine adiabate Säule mit gleichförmiger und konstanter Umgebungstemperatur oder auf ein ideal isoliertes System angewendet werden. Der Ausdruck für den Temperaturverlauf innerhalb der Säule als Funktion von Zeit und axialier Koordinate wird erhalten, indem man die Lösung für eine Impulsfunktion am Eintritt in Form von Hermite'schen oder Laguerre'schen Polynomen entwickelt. Die Lösing für eine willkürliche zeitliche Eintrittstemperatur-Funktion, die mit Hilfe einer Integralfaltung gefunden wird, läßt sich als einfache Quadratur ausdrücken. Die Lösungsfunktion für eine Sprungfunktion am Eintritt ist en algenraischer Ausdruck. Разработана модель, включающая продольную дисперсию тепла и теплопроводность частиц, для описания функции отклика системы на изменяющуюся во времени температуру жидкости на входе. Модель может быть использована для адиабатической или хорошо изолированной колонны при одинаковой и постоянной начальной температуре. Выражение для температурного отклика системы как функция времени и продольной коорди-наты получено, используя решение отклика на импульс тепла на входе в виде либо полиномов Эрмита, либо Лагерра. Огклик на произвольное изменение входной температуры, полученный с помощью интеграла свертки, выражен как простая квадратура, а для ступенчатого импульса—в виде алгебраического выражения.