全球社會經(jīng)濟的發(fā)展與充足的能源供應(yīng)緊密相關(guān),熱能儲存技術(shù)被確定為保障能源在時間及空間上相對平衡的關(guān)鍵技術(shù)。相變儲能技術(shù)是利用相變材料在相變過程中吸收或放出相變潛熱來進行能量儲存與釋放,由于具有合適的物理特性以及較穩(wěn)定的化學(xué)特性被廣泛使用。本文采用數(shù)值模擬的方法,對工業(yè)上應(yīng)用較廣的矩形方腔式蓄熱單元及套管式蓄熱單元進行了研究,通過添加高導(dǎo)熱性的納米材料并且對相應(yīng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化來強化其傳熱特性,主要研究內(nèi)容如下:首先,針對矩形方腔式蓄熱單元,以月桂酸甲酯為相變材料,基于EMT模型研究了不同體積分數(shù)的石墨烯納米片對其蓄熱過程的強化作用。研究發(fā)現(xiàn),石墨烯納米片的加入沒有改變相變材料的融化趨勢,當(dāng)石墨烯納米片含量分別為1 Vol%、2 Vol%和 3 Vol%時,完全融化時間分別縮短了 38.89%、55.22%、62.22%,蓄熱量并未發(fā)生明顯減少。提高壁面溫度可以使換熱功率明顯增大,同時自然對流強度也隨之增加,融化速度加快。對于方腔式蓄熱單元而言,融化后期自然對流強度減弱,熱量在方腔頂端聚集,蓄熱效率降低。其次,針對方腔式蓄熱單元熱量在頂端聚集這一問題,構(gòu)建了分層式方腔模型。隔板位置、層數(shù)及... 

【文章來源】：東北電力大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３－１矩形方腔模型圖??

?第３章方腔單元內(nèi)脂肪酸酯蓄熱過程的數(shù)值分析及優(yōu)化???ｉ〇?ｍ＾??ｌＯｍｉｎ?２０ｍｉｎ??ｉｎ??４０ｍｉｎ?６０ｍｉｎ??圖３－２數(shù)值模擬與實驗液相云圖對比圖??１．１???１?〇?，？??。，：?，??〇．８?：?／??０．７?－?ＪＴ??？?０６?－?／??Ｉ０５：?／??°．４「／??°３＇?／??Ｑ＇２—?＃?＋實驗??０．１?ｙ?模擬??〇〇?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?．?Ｉ?■．??０?２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０?１６０?１８０?２００??時間／ｍｉｎ??圖３－３數(shù)值模擬與實驗液相率對比圖??３．２．２網(wǎng)格無關(guān)性驗證和步長無關(guān)性驗證??在數(shù)值模擬過程中，網(wǎng)格和計算步長也對結(jié)果起到關(guān)鍵性作用，若網(wǎng)格太密且計算步??長太小，容易導(dǎo)致計算機資源的嚴重耗費；若網(wǎng)格稀疏且計算機步長過大，則可能導(dǎo)致模??擬結(jié)果不準(zhǔn)確。本次模擬中分別構(gòu)建了?９７４７、１２２１０和１４３５１網(wǎng)格數(shù)的模型以評估網(wǎng)格的??獨立性，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量達到１２２１０時，繼續(xù)細化網(wǎng)格數(shù)值模擬結(jié)果基本不發(fā)生變化，因此選??擇網(wǎng)格數(shù)為１２２１０的模型；并且采用０．０５ｓ，０．１ｓ和０．２ｓ的時間步長，當(dāng)時間步長為０．１ｓ??時可確保迭代過程完全收斂且計算結(jié)果與時間步長為〇．〇５ｓ時基本一致，因此最終選擇步??長為０．１ｓ。??３．３復(fù)合相變材料物性參數(shù)計算??在碳納米材料中，石墨烯納米片（ＧｎＰ）與其他材料相比具有更加優(yōu)異的熱性能表現(xiàn)。??１７??

?第３章方腔單元內(nèi)脂肪酸酯蓄熱過程的數(shù)值分析及優(yōu)化???ｉ〇?ｍ＾??ｌＯｍｉｎ?２０ｍｉｎ??ｉｎ??４０ｍｉｎ?６０ｍｉｎ??圖３－２數(shù)值模擬與實驗液相云圖對比圖??１．１???１?〇?，？??。，：?，??〇．８?：?／??０．７?－?ＪＴ??？?０６?－?／??Ｉ０５：?／??°．４「／??°３＇?／??Ｑ＇２—?＃?＋實驗??０．１?ｙ?模擬??〇〇?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?．?Ｉ?■．??０?２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０?１６０?１８０?２００??時間／ｍｉｎ??圖３－３數(shù)值模擬與實驗液相率對比圖??３．２．２網(wǎng)格無關(guān)性驗證和步長無關(guān)性驗證??在數(shù)值模擬過程中，網(wǎng)格和計算步長也對結(jié)果起到關(guān)鍵性作用，若網(wǎng)格太密且計算步??長太小，容易導(dǎo)致計算機資源的嚴重耗費；若網(wǎng)格稀疏且計算機步長過大，則可能導(dǎo)致模??擬結(jié)果不準(zhǔn)確。本次模擬中分別構(gòu)建了?９７４７、１２２１０和１４３５１網(wǎng)格數(shù)的模型以評估網(wǎng)格的??獨立性，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量達到１２２１０時，繼續(xù)細化網(wǎng)格數(shù)值模擬結(jié)果基本不發(fā)生變化，因此選??擇網(wǎng)格數(shù)為１２２１０的模型；并且采用０．０５ｓ，０．１ｓ和０．２ｓ的時間步長，當(dāng)時間步長為０．１ｓ??時可確保迭代過程完全收斂且計算結(jié)果與時間步長為〇．〇５ｓ時基本一致，因此最終選擇步??長為０．１ｓ。??３．３復(fù)合相變材料物性參數(shù)計算??在碳納米材料中，石墨烯納米片（ＧｎＰ）與其他材料相比具有更加優(yōu)異的熱性能表現(xiàn)。??１７??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]生物柴油的研究進展及發(fā)展方向[J]. 楊陽陽,陳樹賓,徐東芳,張超.  山東化工. 2019(10)
[2]東南沿海五省海上風(fēng)能資源開發(fā)潛質(zhì)研究[J]. 張戈,付俊峰,王海軍.  海岸工程. 2018(02)
[3]棕櫚酸甲酯/硬脂酸甲酯建筑節(jié)能相變材料[J]. 董凱軍,管海鳳,劉劭博,黃志林,任俊,陳喜明.  新能源進展. 2017(03)
[4]能源替代的驅(qū)動力——高效能源替代低效能源[J]. 熊焰.  能源. 2017(07)
[5]焓法模型求解相變傳熱問題有效性分析[J]. 李利民,莊春龍,張洪宇,鄧安仲,李勝波.  后勤工程學(xué)院學(xué)報. 2011(03)
[6]邊界條件隨時間變化Stefan問題的一種熱平衡積分解法[J]. 劉永杰,令鋒.  內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(06)
[7]基于有限元的一類stefan問題數(shù)值模型研究[J]. 王新房,汪春華,吳光超.  自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2007(05)

碩士論文
[1]基于相變型雙開角縱向翅片管蓄/放熱過程模擬與優(yōu)化[D]. 盧寒冰.蘭州理工大學(xué) 2019



本文編號：3492066