【摘要】：太陽能作為清潔與可再生能源,是有效解決當(dāng)前能源問題的方法之一。將蓄熱技術(shù)應(yīng)用到太陽能系統(tǒng)中,可以解決能量供應(yīng)的不穩(wěn)定性問題,同時(shí)平衡產(chǎn)能方與耗能方的供需要求。本文主要對聚焦式太陽能系統(tǒng)中的相變蓄熱器進(jìn)行傳熱分析和幾何優(yōu)化,為相變蓄熱器的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。以銅作為金屬翅片材料,分別以Li2CO3為高溫相變材料,以RT27為低溫相變材料,建立了二維相變蓄熱器模型,并利用構(gòu)形法對其蓄熱過程進(jìn)行分析,得到幾何優(yōu)化的計(jì)算公式。選取11組不同尺寸參數(shù)的低溫相變蓄熱器模型,分別進(jìn)行數(shù)值模擬,比較11組模型相變材料RT27液相比為0.95時(shí)的熔化時(shí)間和潛熱熱流量等物性參數(shù),結(jié)果表明,形狀因數(shù)為0.18的模型具有最優(yōu)熱性能。另外,還分析了蓄熱過程中相變區(qū)域溫度變化、RT27熔化時(shí)液相比變化、熱流量變化以及相變參數(shù)β的影響,發(fā)現(xiàn)傳熱邊界層對相變區(qū)域溫度分布及相變材料RT27固液相分布都有一定的影響,而相變參數(shù)β對模型幾何優(yōu)化結(jié)果沒有影響,但是會(huì)影響模型熱性能。搭建低溫相變蓄熱器模型的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,對4組不同形狀低溫模型的蓄熱過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明形狀因數(shù)為0.15的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂凶顑?yōu)熱性能。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了比較,分析了實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題,例如熱損失和相變材料泄露等等,為該低溫相變蓄熱器模型的實(shí)際應(yīng)用提供了參考。選擇11組不同形狀的高溫模型對其基本單元進(jìn)行了comsol模擬,分析比較了了其蓄熱過程中溫度、液相比、熔化時(shí)間以及熱流量的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)橫縱向傳熱邊界層對這四個(gè)特性參數(shù)影響非常大,并且相變過程中固液相分界線是按照相變材料Li2CO3的熔點(diǎn)溫度(996K)等溫線進(jìn)行推移的,幾何優(yōu)化得到最佳形狀因數(shù)為0.57,最佳基本單元個(gè)數(shù)為4。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK513.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700552