【摘要】：相變儲(chǔ)能利用相變材料的潛熱吸收和釋放熱量,被廣泛應(yīng)用于制冷、太陽(yáng)能熱存儲(chǔ)和余熱回收等領(lǐng)域。相對(duì)于單級(jí)相變儲(chǔ)能,多級(jí)相變儲(chǔ)能可保持熱流體和相變材料之間的溫差,具有更高的儲(chǔ)能速率。本文設(shè)計(jì)了兩級(jí)相變儲(chǔ)能系統(tǒng),并通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)的方法研究了雷諾數(shù)、瑞利數(shù)和進(jìn)口溫度等對(duì)儲(chǔ)能速率的影響規(guī)律。本文主要結(jié)論如下:(1)建立了含徑向翅片的兩級(jí)相變儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)值模型。為提高儲(chǔ)能效率,在徑向翅片上設(shè)置了軸向翅片,并分析了含軸向翅片和不含軸向翅片儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能速率。結(jié)果表明,添加軸向翅片可削弱翅片處的熱量積聚,強(qiáng)化了兩級(jí)相變材料間的熱量傳遞,使溫度分布更均勻。在添加了軸向翅片后,儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)兩種相變材料的完全熔化時(shí)間相對(duì)縮短了21.79%和13.87%。(2)為探明含軸向翅片的兩級(jí)相變儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能的傳熱特性,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了無(wú)量綱分析,研究了雷諾數(shù)、瑞利數(shù)和材料物性等參數(shù)對(duì)儲(chǔ)能速率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,增加系統(tǒng)雷諾數(shù)或瑞利數(shù)可提高系統(tǒng)儲(chǔ)能效率。但是,雷諾數(shù)或瑞利數(shù)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的影響隨著雷諾數(shù)或瑞利數(shù)的增加而減小。當(dāng)瑞利數(shù)從0.8×10~5增大到1.2×10~5時(shí),系統(tǒng)的總儲(chǔ)能量增加了0.091。當(dāng)瑞利數(shù)從2.0×10~5增加到2.4×10~5時(shí),系統(tǒng)的總儲(chǔ)能量?jī)H增加了0.029。(3)為提高相變材料的傳熱性能,將膨脹石墨和石蠟復(fù)合制備了復(fù)合相變材料。將復(fù)合相變材料作為儲(chǔ)能材料,并搭建了兩級(jí)復(fù)合相變儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)平臺(tái),研究了雷諾數(shù)及熱流體進(jìn)口溫度對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能速率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,復(fù)合材料兩級(jí)相變儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能量隨著熱流體雷諾數(shù)的增大而增大。當(dāng)雷諾數(shù)從66.8提高到140.1后,儲(chǔ)能量增加了0.28×10~4 J。當(dāng)雷諾數(shù)從250.4提高到375.6后,儲(chǔ)能量提高了0.02×10~4 J。此外,增加熱流體的進(jìn)口溫度可提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率。在18000 s時(shí),熱流體進(jìn)口溫度為353.15K儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能量比進(jìn)口溫度為323.15K系統(tǒng)的儲(chǔ)能量提高了1.8倍。本文結(jié)論對(duì)于提高兩級(jí)相變儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能效率、推廣相變儲(chǔ)能在制冷、太陽(yáng)能存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2677907