基于相變材料（PCM,phase change material）的相變儲能設(shè)備具有儲能密度高的特點。本文建立了基于相變儲能元件偽焓模型的固液相變格子Boltzmann模型,研究了內(nèi)部管道位置、方腔傾斜角度對PCM融化過程的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在內(nèi)管道靠近方腔上部時,由于上部界面（固液相變界面或上壁面）對自然對流阻礙作用,使PCM的融化速率減慢。但是,在此時使方腔發(fā)生傾斜,會改變管道熱流體到上部界面的距離,強化PCM的熱質(zhì)傳遞過程,使融化加快。 

【文章來源】：工程熱物理學報. 2020,41(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１含方形管道儲能元件示意圖??Ｆｉｇ．?１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｕｎｉｔ?ｗｉｔｈ?ｓｑｕａｒｅ??ｃｈａｎｎｅｌ??

?（ｒｏｎ＋Ａｔ?－?Ｔｎ）?（１７）??根據(jù)新時間步的焓值，其對應(yīng)液相率為：??／ｉ??０??Ｈ－Ｈ，??Ｈ，－Ｈｓ??Ｈ＾ＨＳ??ＨＳ＜Ｈ?＜?Ｈｉ??Ｈ＾ＨＳ??（１８）??根據(jù)式（１６）？（１８），可對？？預(yù)測”溫度進行更新??并獲得新時間步的溫度值．??為敘述方便，本文定義無量綱參數(shù)：??＿?Ｔ－Ｔｍ?＾?ａｔ?＾?ｘ?ｙ??ｔ＝Ｔ＾?Ｘ?＝Ｖ?ｙ＝Ｌ－??Ｓｔｅ＝Ｃ＾ＴｒＴｍ＼?Ｒａ＝９Ｐ｛Ｔ￣Ｔｍ）Ｌ＼?（１９）??ｈｓ＼?＾??結(jié)果進行對比，如圖３所示。從圖３可以看出，??本文與Ｍｅｎｃｉｎｇｅｒ計算結(jié)果差別不大，證明本文模型??的正確性。在此基礎(chǔ)上，本文分別對４種網(wǎng)格進行了??網(wǎng)格無關(guān)性檢測，分別為８０ｘ８０、１００ｘ１００、１５０ｘ１５０??和２００ｘ２００，其對應(yīng)壁面的Ｎｕｓｓｅｌｔ數(shù)分別為??３．６０５、３，７５０、３．７７１和３．７７９，因此，本文中選用的??網(wǎng)格為１５０ｘ１５０。??圖３偽洽固液相變ＬＢ與Ｍｅｎｃｉｎｇｅｒ結(jié)果對比??Ｆｉｇ．?３?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ＬＢ?ａｎｄ??Ｍｅｎｃｉｎｇｅｒ’ｓ?ｗｏｒｋ??圖２焓和溫度的關(guān)系??Ｆｉｇ．?２?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｅｎｔｈａｌｐｙ?ａｎｄ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??為驗證本文所建立數(shù)值模型，本文通過對方腔??內(nèi)融化自然對流進行求解并與Ｍｅｎｃｉｎｇｅｒ?［１１１所得??２結(jié)果和討論??本文中所選取的Ｒａｙｌｅｉｇｈ為５ｘｌ０４，Ｐｒａｎｄｔｌ??數(shù)為１，?Ｓｔｅｆａｎ數(shù)為０．１。圖４為無量綱時間為２??時方腔內(nèi)ＰＣＭ平均溫度和溫度標

霍宇濤等：方腔內(nèi)相變材料固液相變傳熱研究??６１７??３期??ａ?＝?（ｒｓ?－去）Ａｇ?（１５）??式（２）僅并未包括ＰＣＭ相變潛熱的影響，為??獲得新時間步的溫度，本文基于Ｐｈａｍ的偽焓模??型，ＰＣＭ的固液相變過程劃分為“預(yù)測”和“消耗“??兩步。在預(yù)測步，通過式（２）獲得新時間步的預(yù)測溫??度ｒＤ＂＋Ａｉ，如圖２所示。在這基礎(chǔ)上，處于固液相變??區(qū)間內(nèi)的預(yù)測溫度和真實溫度間滿足式（１６）所示的??能量守恒關(guān)系：??ＣＰ?（ｒ〇ｎ＋Ａｔ?－?Ｔｎ）?＋?＝?Ｃｐ?｛Ｔｎ?－?Ｔｍ）?＋??Ｃｐ?（Ｔｎ＋Ａｔ?－?Ｔｍ）?＋?／，ｒｉ＋Ａｔ／ｉｓｉ??根據(jù)圖２的關(guān)系，可獲得新時間步的焓值為：??Ｈｎ＋Ａｔ?＝?Ｈｎ?＋ＡＨ?＝?Ｈｎ?＋?Ｃｐ?（ｒｏｎ＋Ａｔ?－?Ｔｎ）?（１７）??根據(jù)新時間步的焓值，其對應(yīng)液相率為：??／ｉ??０??Ｈ－Ｈ，??Ｈ，－Ｈｓ??Ｈ＾ＨＳ??ＨＳ＜Ｈ?＜?Ｈｉ??Ｈ＾ＨＳ??（１８）??根據(jù)式（１６）？（１８），可對？？預(yù)測”溫度進行更新??并獲得新時間步的溫度值．??為敘述方便，本文定義無量綱參數(shù)：??＿?Ｔ－Ｔｍ?＾?ａｔ?＾?ｘ?ｙ??ｔ＝Ｔ＾?Ｘ?＝Ｖ?ｙ＝Ｌ－??Ｓｔｅ＝Ｃ＾ＴｒＴｍ＼?Ｒａ＝９Ｐ｛Ｔ￣Ｔｍ）Ｌ＼?（１９）??ｈｓ＼?＾??結(jié)果進行對比，如圖３所示。從圖３可以看出，??本文與Ｍｅｎｃｉｎｇｅｒ計算結(jié)果差別不大，證明本文模型??的正確性。在此基礎(chǔ)上，本文分別對４種網(wǎng)格進行了??網(wǎng)格無關(guān)性檢測，分別為８０ｘ８０、１００ｘ１００、１５０ｘ１５０??和２００ｘ２００，其對應(yīng)壁面的Ｎｕｓｓｅｌｔ數(shù)分別為??３．６０５、３，７５０、３．７


本文編號：3585159