我國(guó)是世界上清潔能源利用增長(zhǎng)速度最快的國(guó)家,但在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中,存在比如風(fēng)能、太陽(yáng)能的間歇性與時(shí)效性,以及用電晝夜的不平衡性,電網(wǎng)調(diào)峰矛盾日益加劇,國(guó)內(nèi)已全面實(shí)行峰谷電價(jià)政策。儲(chǔ)能已是可再生能源利用、電網(wǎng)電力需求側(cè)“移峰填谷”的主要技術(shù)手段,也是有關(guān)專(zhuān)業(yè)人士研究的熱點(diǎn)。作為一種熱能儲(chǔ)存技術(shù),相變儲(chǔ)能具有儲(chǔ)熱性能好的優(yōu)點(diǎn)。本文自行設(shè)計(jì)了一種相變材料微膠囊蓄熱單元,利用數(shù)值模擬的方法研究了其蓄釋熱特性。論文建立了相變微膠囊等距布置的板囊結(jié)合的蓄熱單元物理模型。應(yīng)用Fluent計(jì)算軟件模擬研究了相變材料種類(lèi),微膠囊壁材,單個(gè)微膠囊內(nèi)相變材料質(zhì)量含量,相變微膠囊板間距對(duì)微膠囊內(nèi)相變材料蓄熱和釋熱過(guò)程的影響,分析了微膠囊內(nèi)相變材料液相體積分?jǐn)?shù),平均溫度等參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:（1）當(dāng)微膠囊內(nèi)相變材料初始溫度為324.15K時(shí),換熱流體入口溫度為343K時(shí),通過(guò)石蠟、硬脂酸、軟脂酸相變過(guò)程液相體積分?jǐn)?shù)的比較及相變蓄熱量的計(jì)算,得出當(dāng)相變材料為硬脂酸時(shí),相變材料相變蓄熱量最大,純石蠟、軟脂酸相變蓄熱速度快,但相變蓄熱量較小;當(dāng)微膠囊內(nèi)相變材料初始溫度為330.15K時(shí),換熱流體入口溫度... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

相變微膠囊板蓄熱物理模型

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文15圖3.2相變微膠囊相變前簡(jiǎn)圖3.1.2數(shù)學(xué)模型由于涉及微膠囊內(nèi)相變材料的傳熱，相變材料在傳熱過(guò)程中發(fā)生了相變，本文研究的相變問(wèn)題為固液相變問(wèn)題，故選用Fluent軟件中的solidification/melting模型。通過(guò)引入液相率β來(lái)反映微膠囊內(nèi)相變材料相變蓄熱過(guò)程中液相體積分?jǐn)?shù)的變化。當(dāng)β=0時(shí)，相變蓄熱過(guò)程尚未開(kāi)始；當(dāng)β=1時(shí)，相變蓄熱過(guò)程結(jié)束；當(dāng)相變材料固液兩相同時(shí)存在時(shí)，0<β<1，相變蓄熱過(guò)程正在進(jìn)行。在相變材料由固相逐漸轉(zhuǎn)變成液相的過(guò)程中，存在相變潛熱的傳遞。相變材料傳熱的控制方程為非線性方程。本文利用控制容積法對(duì)所要求解的相變材料傳熱問(wèn)題進(jìn)行求解，需要用到的控制方程有連續(xù)性方程，能量守恒方程。控制方程如下：（1）連續(xù)性方程0)()()(zwyvxu(3.1)式（3.1）中，ρ是密度，u，v，w是x，y，z三個(gè)方向的分速度。（2）能量守恒方程vSTkHH)()()((3.2)式（3.2）中，H是總焓，v是流體速度，k是導(dǎo)熱系數(shù)，S是源項(xiàng)。根據(jù)文獻(xiàn)64，總焓H可以表示成顯焓和潛焓之和，即H=h+ΔH。其中ΔH是潛焓，h是顯焓。

3相變微膠囊板相變材料蓄熱特性數(shù)值模擬研究16TTrefprefhdThc(3.3)式（3.3）中href為參考焓，Tref為參考溫度，cp是定壓比熱容。LH(3.4)式（3.4）中β為液相率，L為相變材料的潛熱。由于當(dāng)T<Tsolidus時(shí)，β=0；T>Tliquidus時(shí)，β=1；Tsolidus≦T≦Tliquidus時(shí)，β=(T-Tsolidus)/(Tliquidus-Tsolidus)。故當(dāng)相變材料全為固相時(shí)，總焓H等于顯焓h；相變材料全為液相時(shí)，總焓H為顯焓與相變材料的潛熱之和。在相變材料相變蓄熱過(guò)程中，0<β<1，液相率是溫度的線性函數(shù)，對(duì)于特定的相變材料，其潛熱量恒定。故潛焓ΔH為溫度的線性函數(shù)。在本文的相變材料蓄熱中，不考慮方程源項(xiàng)，故S=0。3.2計(jì)算過(guò)程參數(shù)和條件的設(shè)置3.2.1模型的建立及網(wǎng)格劃分在Gambit軟件中通過(guò)Operation--Geometry操作建立如圖3.1的物理模型，平板上微膠囊等間距布置。建模完成后，利用operation-mesh操作對(duì)圖3.1的物理模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)平板和球狀微膠囊分開(kāi)劃分網(wǎng)格。此處平板和微膠囊劃分成四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。劃分網(wǎng)格后的模型圖如圖3.3所示，相變微膠囊局部網(wǎng)格放大圖如圖3.4所示。圖3.3帶有相變微膠囊的平板蓄熱模型網(wǎng)格圖


本文編號(hào)：2959604