Modellierung der Zweiphasenströmung in senkrechten Rohren für die Anwendung von PCM-Speichern in solarthermischen Kraftwerken mit Direktverdampfung

Fur solarthermische Kraftwerke mit Direktverdampfung stellt die Integration eines Phasenwechselspeichers fur die Zwischenspeicherung von thermischer Energie eine vielversprechende Technologie zur Verbesserung der Effizienz dar. Der Warmeaustausch zwischen dem Warmetragerfluid Wasser/Dampf und dem Speichermaterial ist ein aktueller Forschungsschwerpunkt und wird mit numerischen Methoden untersucht. In dieser Arbeit wird ein Simulationsprogramm fur die Zweiphasenstromung des Warmetragerfluids in vertikalen Rohren entwickelt. Das Modell berucksichtigt insbesondere die beim Be- und Entladen auftretenden Warmeubergangsbereiche sowie Druckverluste. Nach einer Zusammenfassung und einem Vergleich der gangigsten Modelle zur eindimensionalen Modellierung von Zweiphasenstromungen werden die notwendigen konstitutiven Gleichungen fur das eingesetzte stationare heterogene Modell beschrieben. Mittels einer Finite-Differenzen-Methode werden die Modellgleichungen diskretisiert und die Implementierung des numerischen Losungsalgorithmus wird in MATLAB umgesetzt. Die Validierung des Programmcodes erfolgt anhand Vergleichsergebnissen, die mit der kommerziellen Software Apros erzeugt werden. Dazu werden Referenzfalle mit konstanter Wandwarmestromdichte analysiert und verglichen.