全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與充足的能源供應(yīng)緊密相關(guān),熱能儲(chǔ)存技術(shù)被確定為保障能源在時(shí)間及空間上相對平衡的關(guān)鍵技術(shù)。相變儲(chǔ)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(jìn)行能量儲(chǔ)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(jìn)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(jìn)行優(yōu)化來強(qiáng)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?jǐn)?shù)的石墨烯納米片對其蓄熱過程的強(qiáng)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(shí),完全融化時(shí)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(shí)自然對流強(qiáng)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)液相云圖對比圖??１．１???１?〇?，？??。，：?，??〇．８?：?／??０．７?－?ＪＴ??？?０６?－?／??Ｉ０５：?／??°．４「／??°３＇?／??Ｑ＇２—?＃?＋實(shí)驗(yàn)??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(shí)間／ｍｉｎ??圖３－３數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)液相率對比圖??３．２．２網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證和步長無關(guān)性驗(yàn)證??在數(shù)值模擬過程中，網(wǎng)格和計(jì)算步長也對結(jié)果起到關(guān)鍵性作用，若網(wǎng)格太密且計(jì)算步??長太小，容易導(dǎo)致計(jì)算機(jī)資源的嚴(yán)重耗費(fèi)；若網(wǎng)格稀疏且計(jì)算機(jī)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(dú)立性，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到１２２１０時(shí)，繼續(xù)細(xì)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(shí)間步長，當(dāng)時(shí)間步長為０．１ｓ??時(shí)可確保迭代過程完全收斂且計(jì)算結(jié)果與時(shí)間步長為〇．〇５ｓ時(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)液相云圖對比圖??１．１???１?〇?，？??。，：?，??〇．８?：?／??０．７?－?ＪＴ??？?０６?－?／??Ｉ０５：?／??°．４「／??°３＇?／??Ｑ＇２—?＃?＋實(shí)驗(yàn)??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(shí)間／ｍｉｎ??圖３－３數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)液相率對比圖??３．２．２網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證和步長無關(guān)性驗(yàn)證??在數(shù)值模擬過程中，網(wǎng)格和計(jì)算步長也對結(jié)果起到關(guān)鍵性作用，若網(wǎng)格太密且計(jì)算步??長太小，容易導(dǎo)致計(jì)算機(jī)資源的嚴(yán)重耗費(fèi)；若網(wǎng)格稀疏且計(jì)算機(jī)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(dú)立性，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到１２２１０時(shí)，繼續(xù)細(xì)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(shí)間步長，當(dāng)時(shí)間步長為０．１ｓ??時(shí)可確保迭代過程完全收斂且計(jì)算結(jié)果與時(shí)間步長為〇．〇５ｓ時(shí)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(jì)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(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3492066