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DiffStrat - Stratification of Thermal Storage Tanks by Diffusor Design
Zur Bewertung der Eigenschaften von verschiedenen Speichereinbauten wurden verschiedene optische Methoden zur Visualisierung von Strömungen evaluiert: Direct Shadowgraphy (DS), Background Oriented Schlieren (BOS) und Particle Image Velocimetry (PIV). Aufgrund der Aussagekraft der Methode, den Erfahrungen in der Gruppe sowie dem vorhandenen Equipment wurde eine Entscheidung zugunsten von PIV getroffen.
Zur Durchführung der Aufnahmen wurde eine Testinfrastruktur aufgebaut, die eine Konditionierung sowohl des Inhalts eines Glasspeichers als auch eines eintretenden Volumenstroms erlaubt. Damit konnten genau definierte Rahmenbedingungen geschaffen werden.
Schliesslich wurden PIV Aufnahmen von Speichereintritten mit Sprührohr sowie mit Bogenrohr mit und ohne Lochblech durchgeführt.
Die Aufnahmen mit einfachen Sprührohren bestätigen den bisher lediglich aus CFD-Simulationen bekannten Effekt der ungleichmässigen Durchströmung der Austrittsöffnungen. Entsprechend sind diese nicht geeignet um die Strömungsgeschwindigkeit am Speichereintritt effektiv zu verringern.
Die Beladung eines Speichers durch ein Bogenrohr wurde in verschiedene Varianten untersucht: Mit verschiedenen Lochblechen zur Strömungsberuhigung sowie ohne ein solches Lochblech. In den PIV-Aufnahmen ist bei der Messung ohne Lochblech eine deutlich ausgeprägte Walze im Speicher zu beobachten. Der Einfluss dieser Walze auf die Verschiebung des Thermoklins im Speicher kann allerdings aus den Messdaten nicht ohne die Hilfe von unterstützenden Simulationen ermittelt werden.