提出一種蓄能型內(nèi)插熱管式太陽能集熱器,在太陽能真空管和振蕩熱管蒸發(fā)段之間充灌相變材料,提高集熱器的瞬時集熱效率.利用Gambit軟件建立內(nèi)插熱管式太陽能集熱器的三維模型,基于FLUENT軟件的凝固/熔化模型,以癸酸（CA）為相變材料進行模擬研究,采用Boussinesq近似法對比分析了考慮浮升力前后的真空管內(nèi)溫度場分布、液化率、不同測點的溫度曲線的變化,探究了浮升力對集熱器內(nèi)蓄熱/釋熱過程換熱規(guī)律的影響.結(jié)果表明,相變材料熔化過程中浮升力起著至關(guān)重要的作用,使得真空管內(nèi)頂部的升溫速度快于底部.而凝固過程中浮升力的影響可以忽略不計.蓄熱過程中集熱器內(nèi)相變材料在軸向上的傳熱方式,固態(tài)顯熱和相變蓄熱階段以導(dǎo)熱為主,液態(tài)顯熱蓄熱時以對流傳熱為主,而在徑向上始終以導(dǎo)熱為主. 

【文章來源】：南京師范大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版). 2020,20(03)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)原理圖

物理模型

利用Gambit軟件進行網(wǎng)格劃分，綜合考慮模擬精度和計算速度，經(jīng)過獨立性驗證后選擇網(wǎng)格尺寸為1 mm，時間步長為1 s，網(wǎng)格模型如圖3所示．而如果將網(wǎng)格尺寸和時間步長分別改為0.1 mm和0.1 s，發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果相差均小于0.1%，計算時間卻增加了10倍以上．在Fluent軟件中進行邊界條件、計算方法等相關(guān)內(nèi)容的設(shè)置．選擇3D分離式、隱式、非穩(wěn)態(tài)求解器，使用凝固/熔化模型模擬癸酸的相變過程．考慮浮升力作用，采用Boussinesq近似法．為了直觀分析浮升力作用的方向，設(shè)置真空管豎直放置．設(shè)置熔化過程的邊界條件為恒熱流，向陽面和背陰面均為800 W/m2，相變材料初始溫度為25℃;凝固過程的邊界條件設(shè)為恒壁溫20℃，初始溫度為80℃．采用SIMPLE算法求解壓力和速度耦合項，采用PRESTO!算法修正壓力，動量、能量方程均采用First Order Upwind算法．在真空管軸向上布置了5個監(jiān)測點T1～T5，其中每兩點之間的間距為266 mm，徑向上布置三個監(jiān)測點，T6、T3和T7，如圖4所示．

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3604733