Numerical Study of a Stratified Cold Water Storage

• Main Author: OLIVIER, Jean-François
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Energiteknik 2016
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-191320

This master thesis contributes to the design of a stratified cold-water storage. The objective is to provide a second opinion on the design of the water distributors and charging/ discharging parameters, by means of numerical simulations. The first chapter is an introduction to district cooling, it provides some concepts essentials to the understanding of this project and details the challenges associated with the particular case of a stratified cold-water storage. The second chapter focuses on fluid dynamics considerations. The third chapter reminds the fundamentals of perforated distributors theory, derives formula for pressure evolutions in the distributor and a design criterion. The fourth and fifth chapters give the results of the numerical simulations. For the distributor’s design, the theory has been tested by numerical methods which gave coherent results. A design has been determined. Regarding thermocline formation, we observed that injection water at 14C led to a thermocline of 2.5 m. All other things remaining equal, using the district heating network to inject water at 25C leads to a thermocline of 1 m. When it comes to thermocline evolution, the results brought out the limited influence of either the number of pipes or the flow rates characteristics on the thickness evolution. === Den här masteruppsatsen bidrar till designen av ett stratifierat kyllager. Syftet är att, med hjälp av numeriska simulationer, tillhandahålla en annan åsikt om designen av vattenfördelningen och laddning/urladdningsparametrar. Det första kapitlet är en introduktion till fjärrkyla, där några koncept som är essentiella för förståelsen av det här projektet redovisas och på ett detaljerat tillvägagöngssätt studerar utmaningarna associerade med det särskilda fallet av ett stratifierat kyllager. Det andra kapitlet fokuserar på fluiddynamiska teorier. Det tredje kapitlet erinrar om grundprinciperna av perforerad rörteori som erhåller formler för tryckevolution i fördelaren samt ett designkriterium. Det fjärde kapitlet visar resultaten av de numeriska simulationerna. För designen på fördelaren har teorin blivit testad av numeriska metoder som givit sammanhängande resultat. En design har blivit fastställd. Angående termoklinbildningen observerades att vatten som injicerats vid 14C ledde till en termoklin på 2.5 m. Utan att ändra de andra parametrarna blir resultatet en termoklin på 1 m när vatten injicerats vid 25C med hjälp av ett fjärrvärmenät. När det gäller termoklinevolutionen har resultaten konstaterat den limiterade influensen av antalet rör eller flödeshastighetens karaktär på tjockleksevolutionen.