本文關(guān)鍵詞：相變儲熱裝置傳熱強化的實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東建筑大學》 2012年

相變蓄熱裝置的數(shù)值模擬與優(yōu)化

房叢叢  

【摘要】：節(jié)能是當今世界共同關(guān)注的主題,也是我國“十二五規(guī)劃”的重點內(nèi)容,節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為學術(shù)界較為固定的研究方向。相變蓄熱技術(shù)作為節(jié)能方法之一,不僅能用于回收蒸汽等廢熱,而且能實現(xiàn)熱能的分時利用,在工業(yè)余熱回收和太陽能利用等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,能有效提高能源利用效率,產(chǎn)生明顯的節(jié)能效果,因此研究相變蓄熱技術(shù)具有現(xiàn)實意義。 相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小,使得相變蓄熱系統(tǒng)的蓄放熱速度較低,因此找出相變蓄放熱速度的影響因素以及強化相變傳熱的方法顯得尤為重要。相變過程中伴有傳導(dǎo)和對流現(xiàn)象,并且存在移動邊界問題,因此對于多維相變,一般借助數(shù)值模擬的方法處理。本文利用Fluent軟件對相變蓄熱過程的影響因素、不同規(guī)格翅片對強化傳熱的影響進行了數(shù)值模擬研究,主要研究內(nèi)容和所得結(jié)論如下： (1)針對石蠟相變傳熱過程,建立殼管式相變蓄熱單元,設(shè)置尺寸為500×100mm,根據(jù)文獻數(shù)據(jù)設(shè)置邊界條件,對比出口平均溫度和監(jiān)測點1的溫度曲線,結(jié)果表明模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)吻合。 (2)從考慮和不考慮自然對流作用的模擬結(jié)果可以看出,石蠟液相區(qū)域出現(xiàn)自然對流現(xiàn)象,并存在速度場。當傳熱流體為60℃、0.88m/s的水、石蠟液相分數(shù)達到50%左右時,自然對流作用開始較快的促進石蠟的熔化,并持續(xù)到熔化結(jié)束。提高相變材料的液相率可以增大自然對流作用,縮短熔化時間。 (3)傳熱流體的溫度是影響相變蓄熱過程的主要因素,當溫度從60℃增加到80℃時,石蠟的熔化完成時間減少了29.97s,可以看出,增加溫度可以明顯加快石蠟的熔化過程；傳熱流體的速度也是影響相變蓄熱過程的因素,增加速度可以加快石蠟熔化,但增幅不明顯,當傳熱流體的流速從0.88m/s增加到1.15m/s時,時間縮短了8.45s。 (4)在相變區(qū)域加入一個鋁制翅片后,在翅片附近出現(xiàn)與之相平行的等溫線,熱量通過翅片在軸向傳遞。通過與光滑管的模擬結(jié)果進行對比發(fā)現(xiàn),加入翅片后,相變的傳熱熱阻減小,石蠟的熱導(dǎo)率增加,完全熔化時間縮短了24.8s。 (5)翅片高度分別設(shè)置為2mm、3mm、3.5mm和4mm,厚度分別設(shè)置為0.4mm、0.6mm、0.8mm和1.Omm,個數(shù)分別設(shè)置為1、3、5、7個,通過對比模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著翅片高度、厚度以及個數(shù)的增加,石蠟的熔化速度加快,但速度加快的趨勢有所減慢。由于翅片高度、厚度和個數(shù)的增加會減少相變材料的體積,減少蓄熱量,因此綜合考慮熔化速度以及蓄熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性,適用于10×50mm模型的翅片規(guī)格為5個0.6mm×3mm的鋁制翅片。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK124
【目錄】：

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