【摘要】：相變蓄熱技術(shù)是一種利用材料的物相轉(zhuǎn)變實現(xiàn)熱能儲存/釋放的能量儲存方式。與傳統(tǒng)的顯熱蓄熱相比,相變蓄熱技術(shù)具有儲能密度高、蓄放熱過程溫度恒定、相變溫度選擇范圍廣等眾多優(yōu)點。而且,相變蓄熱技術(shù)還可被廣泛應(yīng)用于太陽能利用、工業(yè)余(廢)熱回收、電力的削峰填谷及電子器件冷卻等多個領(lǐng)域,現(xiàn)已成為最具發(fā)展前景的熱能儲存方式。但是,相變蓄熱技術(shù)存在一個共同的缺點:即相變材料,尤其是有機類材料的低導(dǎo)熱系數(shù)及由此導(dǎo)致裝置蓄、放熱速率的降低。這導(dǎo)致絕大多數(shù)的相變蓄熱系統(tǒng)都離不開強化傳熱措施,相變傳熱的強化研究已經(jīng)成為國內(nèi)外傳熱和能源應(yīng)用領(lǐng)域共同關(guān)注的熱點問題。本文以常用的矩形腔和管殼式蓄熱器為例,通過對導(dǎo)熱-自然對流共同作用的相變蓄熱特性的總結(jié)分析,提出結(jié)合相變蓄熱本身特點、利用相變材料熔化特性增強傳熱的思想。在此基礎(chǔ)上,得到了楔形截面、 D形‖曲線截面和圓臺式等新型蓄熱裝置,在增強相變傳熱的同時,為相變蓄熱系統(tǒng)的設(shè)計及性能優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。主要內(nèi)容包括以下幾個方面:首先以常用的矩形腔為例,通過對其蓄熱特性的總結(jié)分析,找出了限制這類裝置蓄熱性能的主要短板,并提出充分利用蓄熱過程中相變材料熔化特性增強傳熱的思想。針對蓄熱后期矩形腔內(nèi)出現(xiàn)的熔化死角,提出楔形截面蓄熱裝置,并采用實驗測試和數(shù)值計算的方法分析了裝置的上下邊長之比n(length ratio between top and bottom of the unit)和高寬比A對相變蓄熱的速度場、溫度場、相界面分布及材料熔化速率的影響�；趯�(dǎo)熱-對流共同作用下矩形腔內(nèi)相變材料的熔化特性,提出類似于 D‖形的曲線截面蓄熱裝置。通過與傳統(tǒng)矩形腔熱性能的對比,驗證了該裝置的有效性,并以此為基礎(chǔ)分析了熱源溫度及相變材料導(dǎo)熱系數(shù)對相變蓄熱的影響。對傳統(tǒng)管殼式蓄熱器內(nèi)相變材料與傳熱流體間的耦合換熱進行了增強,針對由圓柱形組合而成的管殼式蓄熱器提出圓臺式蓄熱裝置,并對組合式相變材料在該新型裝置內(nèi)的適用性及有效性進行分析。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB34;TK124

【參考文獻】

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本文編號：2768747