外文翻譯(中文）--使用相變蓄熱器能源變化的研究第2部份數(shù)值模型

1、<p><b>　　中文8900字</b></p><p>　　附件1：外文資料翻譯譯文</p><p>　　使用相變蓄熱器能源變化的研究第2部份：數(shù)值模型</p><p>　　J.P. Bedecarrats *, J. Castaing-Lasvignottes, F. Strub, J.P. Dumas</p>&

2、lt;p>　　Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés, Université de Pau et des Pays de l’Adour, Avenue de l’Université, BP 1155, 64013 Pau cedex, France</p><p>　　摘要 該研究的目的是對(duì)存

3、在于裝滿蓄熱材料（PCM）的水箱中的能源儲(chǔ)存工業(yè)過(guò)程的數(shù)值型研究。在這種過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)特殊現(xiàn)象，它與PCM結(jié)晶的延遲有關(guān)，被稱作過(guò)冷現(xiàn)象。該模型的提出使冷儲(chǔ)藏用流動(dòng)的熱移動(dòng)液體這一程序得到了詳細(xì)的分析。像入口溫度這樣的不同的參數(shù)對(duì)水箱產(chǎn)生的效果：當(dāng)水箱在垂直位置時(shí)，通過(guò)流率觀察。有可觀的在預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)的價(jià)值之間的一致性研究已經(jīng)在第1部份說(shuō)明。</p><p>　　關(guān)鍵詞 液固相變 過(guò)冷現(xiàn)象 吸熱模式 放熱模式 數(shù)值

4、模型</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　利用封裝相變材料（PCM）對(duì)制冷的熱能源的蓄能操作特性已經(jīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究[1]。在有限的熱溫差單位的設(shè)計(jì)工作中，需要詳細(xì)分析與PCM傳輸?shù)南嚓P(guān)的相變性能和傳熱性能。必須收集與它相關(guān)的因素的信息，如影響擴(kuò)大到PCM的熱性能的熱量?jī)?chǔ)存和釋放過(guò)程，需要大量的PCM來(lái)存儲(chǔ)一定的熱量，并在額定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行相變

5、過(guò)程。</p><p>　　而且，這些因素將由相變儲(chǔ)能模型來(lái)證明以便幫助確定安裝尺寸。</p><p>　　制定潛熱蓄熱行為的模型是復(fù)雜的[2]。其中存在有關(guān)固-液界面非線性運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，由于熔體流動(dòng)可能引起浮力的出現(xiàn)，在儲(chǔ)罐封裝之間的相變材料和傳熱流體的傳熱產(chǎn)生的共軛熱以及PCM熔化-凝固所引起的體積膨脹等問(wèn)題。</p><p>　　要詳細(xì)模擬在這種復(fù)雜的PCM密封

6、囊中發(fā)生的傳熱及液體流動(dòng)不僅是困難的，也是不切實(shí)際的。對(duì)于大小和設(shè)計(jì)安裝，利用更簡(jiǎn)化和典型的模型來(lái)測(cè)定是顯而易見(jiàn)的。</p><p>　　出于這個(gè)原因以及對(duì)存儲(chǔ)應(yīng)用中的熱空氣冷卻和空氣加熱系統(tǒng)的數(shù)量日益增多，研究人員一直在鼓勵(lì)研究傳熱過(guò)程的凝固及涉及的PCM熔化。一些研究人員已經(jīng)對(duì)凍結(jié)和融化罩內(nèi)的理論進(jìn)行了研究[3]。</p><p>　　該Zukowski的工作[4]的主要目的是，測(cè)定潛

7、熱儲(chǔ)能元件充放熱的特性來(lái)建立一個(gè)關(guān)于用密封石蠟填充的模塊的模型。一個(gè)潛在的熱能儲(chǔ)存原型裝置的吸熱和放熱特性，內(nèi)插樣條函數(shù)的三次方用于測(cè)定PCM的比熱，并作為它的溫度函數(shù)。</p><p>　　Wei 等人[5]利用小型PCM的快速放熱特性，在數(shù)值和試驗(yàn)程度上研究了一種潛熱儲(chǔ)能系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)研究中，對(duì)在一個(gè)鍍金膜板封裝的蠟板的散熱效果初步儲(chǔ)</p><p>　　存罐的溫度，流速和流體入口溫度的

8、影響進(jìn)行了研究。據(jù)數(shù)值分析，對(duì)四種不同的密封囊狀（球體，圓柱體，板，管），四種不同的密封囊的直徑（2，3，4和5mm），兩個(gè)不同的密封囊殼的厚度（0.2和0.4mm），和兩個(gè)不同的空隙率（0.25和0.5）進(jìn)行了研究?？梢缘贸鲆痪S儲(chǔ)罐熱流與水箱熱流傳遞的方向一致。一維相變模型用于模擬儲(chǔ)存器內(nèi)部的PCM的凝固過(guò)程。</p><p>　　Assis等人[6]用數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究球面幾何（石蠟）相變材料的熔化過(guò)程。對(duì)于相變

9、內(nèi)的PCM，焓的空隙率發(fā)生變化。該模型考慮到的PCM數(shù)量的增加是由相變，熔體中的固相，及底層的液體流引起的。</p><p>　　Arkar和Medved[7]提出了一個(gè)圓柱形的存儲(chǔ)與封裝石蠟領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)值模式。他們納入了數(shù)值調(diào)整床模型明顯的熱容量，這與最小二乘適合從數(shù)碼相機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定一個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)。</p><p>　　Felix等人[8]研究對(duì)填充床潛熱儲(chǔ)能與石蠟太陽(yáng)能熱水

10、應(yīng)用蠟填充球粒組成的系統(tǒng)性能相變溫度范圍的影響。他們利用之間的傳熱流體和固定床能量平衡。熱傳導(dǎo)模型模擬PCM的相變過(guò)程。</p><p>　　所有這些研究都是用石蠟作為PCM的。一般來(lái)說(shuō)，石蠟具有良好的存儲(chǔ)密度，凝固時(shí)很少或幾乎不產(chǎn)生過(guò)冷。過(guò)冷就是在固液平衡溫度以下時(shí)液體狀態(tài)依然存在。</p><p>　　利用水作為PCM對(duì)一個(gè)封裝的貯水箱的熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論上的研究。并對(duì)系統(tǒng)熱性能的

11、傳熱流體入口溫度和孔隙率的影響進(jìn)行了分析。</p><p>　　Bilir和Ilken[9]通過(guò)使用控制容積焓法研究了密封的一個(gè)圓柱形/球形容器的PCM向內(nèi)凝固的問(wèn)題。數(shù)值數(shù)據(jù)是利用相關(guān)的Stefan數(shù)，Biot數(shù)和過(guò)熱量綱參數(shù)方面的PCM總的凝固時(shí)間推導(dǎo)出來(lái)的關(guān)系。</p><p>　　Cheralathan等人[10]介紹了數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)封裝的冷儲(chǔ)熱系統(tǒng)的研究成果。存儲(chǔ)系統(tǒng)是在制冷循環(huán)

12、下一個(gè)圓柱形封裝在直徑48mm的以水作為相變材料的球形容器。數(shù)學(xué)公式通過(guò)在分別利于球形內(nèi)的PCM及熱流體的合適區(qū)域建立能量平衡。盡管這種簡(jiǎn)化的瞬態(tài)一維模型已由實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，但它沒(méi)有考慮過(guò)冷現(xiàn)象，而過(guò)冷現(xiàn)象在水中出現(xiàn)是必然的。</p><p>　　Ismail和Henriquez[11]提出了用于預(yù)測(cè)以水作為PCM的的圓柱儲(chǔ)能箱的熱性能的數(shù)值模型。該模型用于研究工作流體入口溫度的影響，在凝固過(guò)程中的工作液和直徑77

13、mm的球形密封囊材料的流量。這是假定流體的溫度均勻，與流層的平均溫度相等。并且在凝固過(guò)程中不考慮過(guò)冷，只用一維熱傳導(dǎo)。用有限差分近似和球形密封囊內(nèi)部的移動(dòng)網(wǎng)格來(lái)求解微分方程。除過(guò)冷現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)和數(shù)值預(yù)測(cè)似乎較好。</p><p>　　上述研究均未考慮過(guò)冷現(xiàn)象。根據(jù)水的壓力體積表，水的過(guò)冷溫度差約為10K。即使添加核催化劑可以減小差距，但仍無(wú)法消除過(guò)冷，所以考慮過(guò)冷十分必要[16]。事實(shí)上，由于過(guò)冷的影響，有必要降低

14、低于固液平衡溫度時(shí)開(kāi)始結(jié)晶及材料潛熱釋放時(shí)的溫度。如果不發(fā)生結(jié)晶而且潛熱不會(huì)釋放，那么材料會(huì)只存儲(chǔ)顯熱。故在PCM的技術(shù)應(yīng)用上，過(guò)冷問(wèn)題需慎重考慮。</p><p>　　本文詳解了數(shù)值模型，既考慮周圍傳熱流體因素，又考慮到相變材料內(nèi)包裝結(jié)節(jié)內(nèi)封裝的相變材料在充電模式中的過(guò)冷現(xiàn)象。</p><p>　　所提出的冷藏儲(chǔ)存過(guò)程在以前的文件[11,12,13]已經(jīng)詳盡描述。實(shí)驗(yàn)車間的構(gòu)思允許修改對(duì)

15、儲(chǔ)存性能有影響的各種參數(shù)，比如：溫度，流體（乙二醇水溶液）流動(dòng)傳熱率的各種參數(shù)，制冷和供熱的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以及水箱的垂直或水平的位置。水箱是一個(gè)可用高度為1.42m，其直徑為0.95m的金屬圓柱體。所以，有用的體積為1，其中包含任意2500個(gè)球形密封膜。這種稱為結(jié)節(jié)的球形密封囊的外徑77mm，其中密封PCM?？紤]到密封囊的厚度，PCM的體積占水箱的體積的53%。</p><p>　　在每一個(gè)有用體積柱的底部均有擴(kuò)散

16、器來(lái)支撐結(jié)節(jié)以及分散水箱中的冷流體。在吸熱模式中，冷液體流過(guò)水箱，同時(shí)PCM開(kāi)始結(jié)晶。然而在放熱模式中，當(dāng)熱流體通過(guò)結(jié)節(jié)時(shí)，PCM會(huì)熔化，熱液體被冷卻到熔點(diǎn)溫度。</p><p>　　研究人員已經(jīng)意識(shí)到了一些模型要考慮到包裝的密封囊內(nèi)的過(guò)冷現(xiàn)象。還研究了熱流體對(duì)充滿密封囊[14,15]的水箱中的傳熱流體流量分布的影響。兩種存儲(chǔ)配置制定如下：垂直對(duì)流相變時(shí)自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流流線方向一致；水平對(duì)流時(shí)的自然對(duì)流相對(duì)強(qiáng)制

17、對(duì)流占優(yōu)勢(shì)。已經(jīng)測(cè)得進(jìn)口冷卻的速度和溫度對(duì)冷儲(chǔ)性能的影響。已經(jīng)表明，只有在水箱達(dá)成的垂直位置時(shí)才可達(dá)到最佳操作條件。水平位置，由另一方向比強(qiáng)制對(duì)流自然對(duì)流的外觀具有更重要的充電時(shí)間，降低了流體之間的交流和密封的后果。</p><p>　　在目前的工作中，我們集中在燃料箱或垂直位置垂直流動(dòng)的流體中的水箱。傳熱通過(guò)從底部水箱吸熱模式的上面，從頂部到的放熱模式下流體的流動(dòng)。相反的垂直位置。[12,13]我們以前的模型，

18、所提出的版本，考慮到了所有細(xì)節(jié)的現(xiàn)象。</p><p>　　驗(yàn)證后，通過(guò)比較試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算結(jié)果的模式，將用于研究各種參數(shù)的影響力，構(gòu)成了尺寸潛熱儲(chǔ)水箱的工具。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得了在先前的研究的良好的準(zhǔn)確性[1]。流速測(cè)量2％的準(zhǔn)確性。在時(shí)空的溫度測(cè)定時(shí)間演化與K型熱電偶（線直徑0.2mm的水箱內(nèi)不同的地方）。溫度測(cè)定為0.1K。</p><p>

19、;　　2 模型的吸熱模式和放熱模式</p><p>　　目前涉及的假定研究有：</p><p>　　水箱是絕緣的，吸熱模式由底部向頂部流動(dòng)，放熱模式由頂部到底部流動(dòng)。</p><p>　　水箱的流動(dòng)是水平的且不可壓縮的。 </p><p>　　對(duì)傳熱溫度變化液體只是沿軸線方向，即作為托運(yùn)實(shí)驗(yàn)[1]的溫度與徑向位置無(wú)關(guān)。</p>

20、<p>　　傳熱流體中忽略熱傳導(dǎo)。</p><p>　　動(dòng)能和勢(shì)能的變化可以忽略不計(jì)。</p><p>　　按照長(zhǎng)度將水箱分為可控體積的幾部分。</p><p>　　結(jié)節(jié)看作熱交換器。能量交換量與存在于球形內(nèi)壁及流體間的溫差成正比。</p><p>　　在短暫的狀態(tài)下，熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）符合各水箱單元。該模型基于有限體積

21、方法制得。</p><p>　　2.1 充電過(guò)程模擬</p><p>　　2.1.1 模擬以及補(bǔ)充假定原則</p><p>　　正如圖1上的方案所示，網(wǎng)格劃分，得到了在M之間的部分風(fēng)口高度。M是選擇在每一層有一個(gè)結(jié)節(jié)數(shù)目的一個(gè)整數(shù)。如果這層被溫度和限制，我們考慮在中央的價(jià)值層中的溫度為/2。我們認(rèn)為，傳熱流體從一個(gè)層遷移到下一個(gè)和從結(jié)節(jié)傳出的熱量。</p>

22、;<p>　　對(duì)于每個(gè)層，單位流體內(nèi)部能量變化的時(shí)間是底部和頂部的層與結(jié)節(jié)的能量通量交換的時(shí)間。因此：</p><p>　?。?） </p><p>　　其中是在層中液體所占體積，是液體的密度，是比熱，是流動(dòng)的體積流程比率，是結(jié)節(jié)的熱交換量，N是在層中的結(jié)節(jié)數(shù)。</p><p>　　2.1.2 每個(gè)結(jié)節(jié)熱通量交換<

23、;/p><p>　　熱通量取決于PCM是否是完全液體，固體或完全的兩個(gè)狀態(tài)都存在。</p><p>　　據(jù)檢查[16,17]，在亞穩(wěn)態(tài)不平衡時(shí)，以聚乙烯圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的中心為中心開(kāi)始結(jié)晶，成為固體（見(jiàn)圖2）。更多的是，人們發(fā)現(xiàn)結(jié)晶之前，PCM液體的溫度為，剛剛開(kāi)始的結(jié)晶后，剩余的一部分液體上升至熔融溫度的恒定溫度。在瞬間結(jié)晶開(kāi)始時(shí)，我們可以認(rèn)為這是非常迅速（忽略時(shí)間），因此絕熱，并立即在結(jié)晶有

24、一個(gè)球形固體層的PCM，其內(nèi)徑為：</p><p><b>　　（2）</b></p><p>　　其中和是液體和固體PCM的密度，是液體PCM的比熱，是PCM的熔化潛熱，是結(jié)節(jié)的內(nèi)徑，（過(guò)冷度）</p><p>　　水的液相比相應(yīng)的固體更密集，因此PCM的容器必須大到足以容納一個(gè)階段的結(jié)晶的一部分變化周期[18]。聚乙烯信封略有彈性?？紤]到該

25、結(jié)節(jié)填寫(xiě)不完整（占信封自由體積的96%），在充電模式的內(nèi)徑里得到假設(shè)，每個(gè)結(jié)節(jié)完全填補(bǔ)，寫(xiě)成：，是一個(gè)結(jié)核填充系數(shù)，它們之間的PCM的數(shù)量和結(jié)節(jié)內(nèi)部體積比的定義。是結(jié)節(jié)的真實(shí)內(nèi)徑。</p><p><b>　　圖1 網(wǎng)孔的方案</b></p><p>　　圖2 小球結(jié)節(jié)內(nèi)的結(jié)晶</p><p>　　該交換通量測(cè)定與準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)近似完成?；疚锢淼?/p>

26、假設(shè)方法是相對(duì)潛熱來(lái)說(shuō)忽略顯熱[19]。</p><p>　　我們認(rèn)為節(jié)結(jié)是固體PCM的內(nèi)徑（見(jiàn)圖2），條件是：（h是內(nèi)結(jié)核PCM的溫度）：</p><p>　　其中 （3） </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中是固相的

27、熱傳導(dǎo)，是結(jié)核信封導(dǎo)熱系數(shù)，h是傳熱之間的信封和傳熱流體，是在信封外表面系數(shù)。</p><p>　　隨著準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)近似，我們發(fā)現(xiàn)溫度內(nèi)為固體的PCM結(jié)節(jié):</p><p><b>　　（5）</b></p><p>　　這里的接口條件的標(biāo)準(zhǔn)格式：</p><p><b>　?。?）</b></p&

28、gt;<p>　　由于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)近似忽略了顯熱，所有的熱量必須用于驅(qū)動(dòng)相變，因此我們預(yù)計(jì)，這種近似會(huì)高估實(shí)際的接口位置，低估實(shí)時(shí)凍結(jié)的完成需要。因此，我們決定在這個(gè)階段，重新計(jì)算總能量，通過(guò)考慮到與下列公式結(jié)核顯熱變化過(guò)程： </p><p><b>　　（7）</b></p><p>　　在之后有,使用。式(5)-(7)提高到，結(jié)晶完成，即</p&g

29、t;<p>　　為表達(dá)，結(jié)晶前的流量為；，結(jié)晶后的流量為，我們假設(shè)，在這兩種情況下液體的或固體的溫度均勻，這里的PCM，在內(nèi)部能量的變化等于通量，即是結(jié)節(jié)。因此，給出這些助焊劑關(guān)系： </p><p>　?。?）是結(jié)節(jié)內(nèi)PCM的體積，</p><p>　　其中 或 （9）</p><p>　　為消除模型的頂部和水箱的底部移動(dòng)

30、覆蓋的存在，考慮到另外兩層沒(méi)有結(jié)節(jié)，而且有以下的額外層的計(jì)算公式： </p><p>　　其中 或 （10）</p><p>　　是（）的液體的體積，M是劃分液量之間的風(fēng)口高度層數(shù)。</p><p>　　2.1.3 測(cè)定結(jié)晶初始期</p><p>　　過(guò)冷液體結(jié)晶不規(guī)則特征的表示，即使考慮到這層的均勻溫度，結(jié)節(jié)可以存在不同的狀態(tài)（

31、非結(jié)晶，完全不同的部分結(jié)晶或根據(jù)其結(jié)晶度）。</p><p>　　因此，數(shù)值定義為每次行走，通過(guò)計(jì)算一方面，新的結(jié)晶數(shù)值和相應(yīng)的通量。另一方面，由于一些已結(jié)晶結(jié)節(jié)，考慮到每個(gè)結(jié)節(jié)的實(shí)際價(jià)值，或結(jié)節(jié)仍完全是液體或固體中的通量。</p><p>　　依照成核法律[20]成比例，單位時(shí)間結(jié)晶的可能性和對(duì)數(shù)值剩余結(jié)節(jié)的解凍。因此，在審議時(shí)以下簡(jiǎn)稱，為新的結(jié)晶代號(hào)：</p><p

32、><b>　?。?1） </b></p><p>　　其中N是結(jié)核總數(shù)層，是已經(jīng)開(kāi)始結(jié)晶的結(jié)節(jié)。</p><p>　　對(duì)于這些小節(jié)結(jié)晶的可能性單位時(shí)間 (稱為核率）先前已經(jīng)被決定[13]在圖3上指出。正如預(yù)測(cè)的核理論的這一功能，到那一點(diǎn)的溫度急劇增加之后然后幾乎為零。</p><p>　　是一個(gè)整數(shù)。這就是為什么實(shí)際價(jià)值的給出的理由如下：

33、我們以最大的整數(shù)值小于計(jì)算的（可以是零），如果X是理論計(jì)算值之間的最大的整數(shù)，那就可以在1 / X處加一個(gè)結(jié)晶的補(bǔ)充。對(duì)于考慮到這種可能性，我們做出了一些不穩(wěn)定的包括0和1之間在內(nèi)的繪圖。如果這個(gè)數(shù)字是介于0和X之間，我們有一個(gè)結(jié)晶的補(bǔ)充。當(dāng)很小時(shí)即當(dāng)仍是非常小的，或者如果是很小的時(shí)候此過(guò)程是必要的。</p><p>　　2.1.4 計(jì)算結(jié)果</p><p>　　對(duì)于數(shù)值計(jì)算，已向生產(chǎn)商

34、提供了上一節(jié)所描述的過(guò)程，即申請(qǐng)PCM和聚乙烯的熱特性信封的過(guò)程。</p><p><b>　　溫度（℃）</b></p><p>　　圖3 成核率與溫度的關(guān)系（=0℃）</p><p>　　比, 是格拉斯霍夫數(shù)與雷諾數(shù)的平方的比值，因此可以比較自然對(duì)流與強(qiáng)制對(duì)流的對(duì)比。就現(xiàn)在而言》1, 然后在狀態(tài)－變化期間處理[21] 自然對(duì)流應(yīng)用比較廣泛

35、。在冷卻期間或熱化固體或液體PCM，和加熱相結(jié)合的自然和強(qiáng)制對(duì)流存在。</p><p>　　我們可以肯定傳熱流體和結(jié)節(jié)或熔融結(jié)晶過(guò)程中的交流應(yīng)該主要由自然對(duì)流進(jìn)行。此外，由于水箱流體存在循環(huán)方向（從底部的吸熱模式到頂部，從頂部到的放熱模式到底部），自然對(duì)流的原因在同一方向的地方運(yùn)動(dòng)比異向的傳熱流體運(yùn)動(dòng)更為強(qiáng)烈。</p><p>　　下列等式被用來(lái)確定傳熱系數(shù)的值h。</p>

36、<p>　　對(duì)于在強(qiáng)制對(duì)流表達(dá)包括雷諾數(shù)Re和形式的普朗特?cái)?shù)： </p><p><b>　　（12）</b></p><p>　　其中D是結(jié)節(jié)的外直徑，在本文的設(shè)計(jì)情況下系數(shù)為1。</p><p>　　雷諾數(shù)Re是利用液體的表面進(jìn)入速度計(jì)算的。</p><p>　　對(duì)于自由對(duì)流，Churchill相關(guān)[22]

37、的方法有： </p><p><b>　　（13）</b></p><p>　　其中Ra 是瑞利數(shù)。</p><p>　　成核率已經(jīng)被初步試驗(yàn)確定（圖3)[13]。</p><p>　　在圖4上，可以知道給溫度相對(duì)時(shí)間在相同的點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)者在研究中相同的情況下的計(jì)算的結(jié)果近似（最后一個(gè)入口溫度＝-6.1℃而且)。很明顯，在這

38、個(gè)數(shù)字之間的實(shí)驗(yàn)和理論曲線的形狀定義是正確的，但沒(méi)有真正完善?？梢栽O(shè)想，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由熱空氣影響的（罐的絕緣不是真正完美的）。在水箱熱平衡的實(shí)驗(yàn)研究[1]中，一些熱量吸收的存在已經(jīng)得到證明。</p><p><b>　　時(shí)間（h）</b></p><p>　　圖4 流量與溫度時(shí)間的關(guān)系</p><p>　　該模型的優(yōu)點(diǎn)是它允許存儲(chǔ)的總計(jì)算潛在能

39、源和結(jié)核的結(jié)晶已經(jīng)開(kāi)始或在完全相反的結(jié)晶結(jié)節(jié)總數(shù)，總數(shù)與時(shí)間。在圖5上，可以看到這些值。已經(jīng)添加了相應(yīng)的計(jì)算出口溫度曲線。這些曲線表明，儲(chǔ)能完全實(shí)現(xiàn)時(shí)，出口溫度到達(dá)入口溫度值，而結(jié)核一開(kāi)始時(shí)，占前兩個(gè)能源貯存期的三分之一的結(jié)晶。</p><p>　　此外，該模型允許做直方圖（圖6）來(lái)提供溫度和結(jié)晶在這些溫度時(shí)的數(shù)目。過(guò)冷的中值，定義是溫度的T結(jié)晶，在這情況-2.8℃和標(biāo)準(zhǔn)的偏離將近0.5℃。第一個(gè)結(jié)節(jié)開(kāi)始結(jié)晶在-

40、1.8℃，最后者在-4.8℃。 這些溫度能在實(shí)驗(yàn)中被測(cè)定。通過(guò)這樣來(lái)查證結(jié)晶的可能性的有效性。而且，從80%的結(jié)節(jié)統(tǒng)計(jì)上來(lái)看，結(jié)晶在之間-2.2℃和-3.3℃。</p><p>　　在圖7上，確認(rèn)了最后入口溫度對(duì)流速的影響。在圖8上,同樣的最終入口溫度對(duì)流速的影響。在能源貯存期下降時(shí)，最后入口溫度降低或流量增加。</p><p><b>　　時(shí)間（h）</b><

41、/p><p>　　圖5 插入物和出口溫度：（a）已經(jīng)開(kāi)始結(jié)晶的小節(jié)的百分比，（b）完全結(jié)晶小節(jié)的百分比（c）儲(chǔ)存潛伏性能源的百分比</p><p><b>　　溫度（℃）</b></p><p>　　圖6 結(jié)晶的溫度和數(shù)字關(guān)系柱狀圖（＝-6.1℃和)</p><p>　　該模型允許模擬的制冷能力和流量比測(cè)試工廠認(rèn)可的較高

42、一些。因此，我們呈現(xiàn)進(jìn)化吸熱模態(tài)對(duì)最后一個(gè)入口溫度的流率（圖9和10)。表現(xiàn)期間在入口溫度到達(dá)0℃和90%的潛熱被儲(chǔ)存的片刻。我們固定的，所有這些計(jì)算的，容器的開(kāi)始溫度6℃和冷卻比率-4℃/h。</p><p><b>　　時(shí)間（h）</b></p><p>　　圖7 流量與溫度時(shí)間的關(guān)系</p><p><b>　　時(shí)間（h）&l

43、t;/b></p><p>　　圖8 流量與溫度時(shí)間的關(guān)系</p><p>　　在工業(yè)條件下，充電模式必須注意給定的時(shí)間。這些結(jié)果表明了該流量的影響率和對(duì)最后入口溫度過(guò)程的持續(xù)時(shí)間。該充電模式的持續(xù)時(shí)間減少，在最后進(jìn)氣溫度降低，而流量增加。因此，要在指定的時(shí)間內(nèi)完成充電模式，我們可以選擇適當(dāng)?shù)牧髁?，最終進(jìn)口溫度。在使用等值線圖（圖11）與前面的結(jié)果來(lái)確定適合組合的最好圖形。<

44、/p><p><b>　　流量（m/h）</b></p><p>　　圖9 溫度與和流量的關(guān)系</p><p>　　最后的入口溫度（℃）</p><p>　　圖10 流量與和最后入口溫度的關(guān)系</p><p>　　最后的入口溫度（℃）</p><p>　　圖11 的等高線

45、圖</p><p>　　2.2 放熱模式的模型</p><p>　　該模型的原則與一般的吸熱模式相同。做的一些主要假設(shè)是相似的。當(dāng)然，還有反向的現(xiàn)象。正在融化情況下根本沒(méi)有轉(zhuǎn)型延遲。真正的區(qū)別在于，每一層溫度均勻，所有層的結(jié)節(jié)達(dá)到熔化溫度的同時(shí)發(fā)生相變。因此，對(duì)每一層液體內(nèi)部能量的變化可以寫(xiě)成：</p><p><b>　　（14） </b>&

46、lt;/p><p>　　其中是在結(jié)核的結(jié)節(jié)數(shù)層N中交換的流量。</p><p>　　2.2.1 每個(gè)結(jié)節(jié)的熱交換通量</p><p>　　很明顯，當(dāng)進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)，同樣在整個(gè)結(jié)核圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面會(huì)發(fā)生熔化，但只要是有大量的水，浮力的力量，由于固體和液體之間的相密度差，導(dǎo)致冰和水浮動(dòng)范圍被吸引到結(jié)節(jié)內(nèi)（冰原的底部比液態(tài)水密度較低）。據(jù)相關(guān)信息顯示，必須考慮在熔化的內(nèi)部對(duì)流。在

47、自然對(duì)流中液相的存在要考慮使用等效液相的熱傳導(dǎo)性。熔化過(guò)程中的熱傳導(dǎo)要從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出。因此，熔化過(guò)程的分析為一個(gè)純粹的熱傳導(dǎo)問(wèn)題。的值計(jì)為。</p><p>　　熔化球?qū)ΨQ假設(shè)，而吸熱模式要做相同的假設(shè)，我們假設(shè)熔化過(guò)程為開(kāi)始對(duì)聚乙烯維護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和溶化后的固體到達(dá)該中心。即為=0℃的熔化溫度。</p><p>　　該交換通量是考慮準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的近似值。由于在充電模式下，重新計(jì)算的總能量，考慮

48、到合理的PCM熔化熱。</p><p>　　熔化前或熔化后實(shí)現(xiàn)的測(cè)定，如在充電模式下，要考慮固體或液體的均一溫度的情況。</p><p>　　在可移動(dòng)范圍的存在也要考慮到。</p><p>　　2.2.2 計(jì)算的結(jié)果</p><p>　　在圖12上，可以看到與在同一時(shí)間點(diǎn)，并在相同條件下（最后一個(gè)入口溫度＝5.0℃而且＝ 1.1) 給與的實(shí)驗(yàn)

49、研究溫度計(jì)算結(jié)果?？梢缘贸鲋g的實(shí)驗(yàn)和理論曲線吻合。之間的比較實(shí)驗(yàn)和仿真表明，數(shù)據(jù)的完美重合的實(shí)現(xiàn)考慮在同等效電導(dǎo)率使用熔化的液體中的PCM的自然對(duì)流。在一個(gè)領(lǐng)域的熔化過(guò)程，傳導(dǎo)是確定的，但增加的自然對(duì)流這一進(jìn)程。有效利用導(dǎo)熱系數(shù)大大簡(jiǎn)化了放電過(guò)程熔化傳熱的分析。</p><p>　　該模型的優(yōu)點(diǎn)是它允許計(jì)算隨時(shí)間總潛在的能源和排放，其已開(kāi)始融化或在對(duì)面的完全融化結(jié)節(jié)總數(shù)而變。在圖13上，可以看到這些值。已經(jīng)添加

50、了相應(yīng)的計(jì)算出口溫度曲線。這些曲線表明，放熱模式完全實(shí)現(xiàn)時(shí)，出口溫度達(dá)到了入口溫度值。</p><p>　　在圖14上，確認(rèn)了最后入口溫度和流量圖的影響。圖15上影響最后的溫度相同的流量。在出口的能源持續(xù)下降，在最后一個(gè)入口溫度升高或流量增加。我們可以看到與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合的良好示范。該模型允許模擬比對(duì)測(cè)試，即不同條件下的一些測(cè)試。所以，目前對(duì)與演化的最后入口溫度和流量關(guān)系（圖16和17）。代表之間的時(shí)刻，入口溫度達(dá)

51、到0℃和90％的潛熱非儲(chǔ)存時(shí)間。</p><p><b>　　時(shí)間（h）</b></p><p>　　圖12 模型和實(shí)驗(yàn)與溫度時(shí)間的關(guān)系</p><p>　　注意到，在整個(gè)流量速率超過(guò)2.5增加不會(huì)導(dǎo)致在放電模式下的持續(xù)時(shí)間大幅減少。這是沒(méi)有用的，快速檢索的存儲(chǔ)能量，有更高的流量。有趣的是，它優(yōu)化，以減少系統(tǒng)的水頭損失和增加之間的傳熱流體和結(jié)

52、節(jié)交換效率。減少系統(tǒng)的損失而且增加結(jié)節(jié)之間熱效率的交換轉(zhuǎn)移液體。</p><p>　　在使用的等值線圖（圖18）與先前的結(jié)果得出可證，以確定圖形流量，最終進(jìn)口溫度允許實(shí)現(xiàn)在某一時(shí)間的放熱模式。</p><p><b>　　時(shí)間（h）</b></p><p>　　圖13 插口溫度：（a）小節(jié)已經(jīng)開(kāi)始融化的百分比 (b）小節(jié)內(nèi)完全融化的百分比

53、（c）放電的潛伏性的能源百分比</p><p><b>　　時(shí)間（h）</b></p><p>　　圖14 流量隨時(shí)間溫度變化關(guān)系</p><p><b>　　時(shí)間（h）</b></p><p>　　圖15 流量隨時(shí)間溫度變化關(guān)系</p><p>　　圖16 與流量的關(guān)

54、系</p><p>　　最后入口溫度（°C）</p><p>　　圖17 流量與和最后入口溫度的關(guān)系 </p><p>　　最后入口溫度（°C）</p><p>　　圖18 流量與最后入口溫度的關(guān)系</p><p><b>　　時(shí)間（h）</b></p><

55、;p>　　圖19 水箱的插口溫度的進(jìn)化在解除期間模態(tài)與強(qiáng)加暖氣力量</p><p>　　在圖19上，可以看到給進(jìn)，出口溫度隨時(shí)間變化時(shí)，供熱能力施加的放熱過(guò)程計(jì)算的結(jié)果?？梢缘弥g的實(shí)驗(yàn)和理論曲線吻合。</p><p>　　2.3 不完全放熱模式的情形</p><p>　　當(dāng)放熱模式不完整時(shí)，有些顆粒晶體留在一些結(jié)節(jié)內(nèi)，取消吸熱模式后，這些結(jié)節(jié)過(guò)冷。對(duì)于

56、那些完全放熱模式的熔化結(jié)節(jié)，存在的冷在以后的吸熱模式。因此，吸熱模式是一些結(jié)節(jié)結(jié)晶的結(jié)果，即目前的過(guò)冷和非過(guò)冷[23]。</p><p>　　對(duì)于沒(méi)有完全熔化的結(jié)節(jié)，我們假設(shè)其余晶體未在時(shí)增長(zhǎng)到中心被發(fā)現(xiàn)對(duì)結(jié)核信封。很明顯，這個(gè)假設(shè)是不實(shí)際的結(jié)晶過(guò)程。一些觀察表明，晶體再結(jié)晶啟動(dòng)附近剩余的晶體密封。但這個(gè)假設(shè)簡(jiǎn)化了模型，并得出與實(shí)驗(yàn)和數(shù)值曲線吻合。</p><p>　　在圖20上，可以看到

57、給予與在同一時(shí)間點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)研究溫度計(jì)算結(jié)果，并在相同條件下（的放熱模式及的吸熱模式）可以看到之間的實(shí)驗(yàn)和理論曲線吻合。實(shí)線是代表在沒(méi)有完全融化結(jié)核，并且沒(méi)有在吸熱模式下過(guò)冷。在某些情況下結(jié)核已完全融化（虛線），計(jì)算的結(jié)果只是定性的。我們認(rèn)為該模型是沒(méi)有問(wèn)題的，但似乎溫度和時(shí)間上的結(jié)核對(duì)熔化狀態(tài)的保持有過(guò)冷的影響。</p><p>　　同樣的方法觀察到的幾個(gè)類似實(shí)驗(yàn)，特別是在參考關(guān)于水和鹽溶液[24]。</p&

58、gt;<p>　　2．4 另一個(gè)模擬試驗(yàn)設(shè)施</p><p>　　對(duì)化驗(yàn)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了該模型的精確度非常好。</p><p>　　Cristopia公司有一個(gè)系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)施在進(jìn)行規(guī)?？s小的模擬實(shí)驗(yàn)，測(cè)定任何存儲(chǔ)裝置的實(shí)際性能。試驗(yàn)設(shè)施是由一個(gè)固定部分（測(cè)量，記錄和模擬設(shè)備）和移動(dòng)部分（生產(chǎn)和儲(chǔ)存）組成。測(cè)量，記錄和模擬系統(tǒng)允許在吸放熱模式下進(jìn)行，以對(duì)水箱的性能特點(diǎn)進(jìn)行分

59、析。這一設(shè)施也是對(duì)真正設(shè)施的模擬。所有的參數(shù)是可變的（流動(dòng)，直方圖，溫度，儲(chǔ)存量）。因此，我們可以復(fù)制在任何配置的關(guān)系的規(guī)模，并模擬一個(gè)真正的安裝行為。</p><p>　　有趣的是，對(duì)觀察到的模式提供良好的效果時(shí)，要模擬運(yùn)行此測(cè)試設(shè)施。一個(gè)測(cè)試的例子，提出以下的存儲(chǔ)量為1.5。一個(gè)電加熱器，與一個(gè)由可編程控制的控制器，總?cè)萘?kW的加熱器組成的，我們可以模擬任何介于0和24kW的能力直方圖。</p>

60、<p>　　這是一個(gè)真正的空中仿真裝置，例如空調(diào)?？諝庹{(diào)節(jié)期是9a.m.至6p.m.。貯存期為6p.m.至9a.m.。我們目前唯一的入口及出口溫度儲(chǔ)罐。該模型的結(jié)果由圖21顯示。</p><p>　　期間空調(diào)存儲(chǔ)入口溫度（9a.m.至6p.m.）等于安裝的回溫。貯存出口溫度在這一演變中0°C高原條件下由-7°C升至5°C。在6p.m.空調(diào)循環(huán)停止和存儲(chǔ)周期開(kāi)始。貯存進(jìn)，

61、出口溫度下降很快，直至到達(dá)高原相應(yīng)的潛在能量。當(dāng)時(shí)的氣溫迅速下降，表明存儲(chǔ)結(jié)束。突如其來(lái)的高原，在吸熱階段，清楚地表明，潛在的存儲(chǔ)階段已經(jīng)開(kāi)始。</p><p>　　仿真結(jié)果促進(jìn)了上漿和優(yōu)化的過(guò)程。</p><p><b>　　3 結(jié)論</b></p><p>　　在此，我們提出了全面的測(cè)試裝置，該裝置含相變材料球形結(jié)核填補(bǔ)了水箱行為的數(shù)值研

62、究文件的液體時(shí)，液體流經(jīng)的潛熱儲(chǔ)存的目的。該研究的目的是確定各種參數(shù)對(duì)吸放熱模式的影響。</p><p>　　圖20 模型和實(shí)驗(yàn)之間流量和溫度時(shí)間的關(guān)系（流量是</p><p>　　放熱模態(tài)和為吸熱模態(tài)）</p><p>　　該模型允許找到作為與實(shí)驗(yàn)獲得的相同傾向。在吸熱模式（冷卻過(guò)程）中，我們觀察的PCM需要在以外的熔融溫度值降低了穩(wěn)定的出口溫度冷。模擬可以顯示

63、最后入口溫度的影響以及對(duì)進(jìn)口流量為完整的存儲(chǔ)時(shí)間。吸熱模式時(shí)，進(jìn)口流量提升或當(dāng)最終溫度降低。在放熱模式（加熱過(guò)程），可以看到從或多或少明顯在最后入口溫度的價(jià)值和功能的流量出口溫度穩(wěn)定。在放熱模式時(shí)，持續(xù)時(shí)間增加進(jìn)氣流量減少或當(dāng)最終的溫度下降。</p><p>　　當(dāng)吸熱模式跟隨一個(gè)不完整的放熱模式時(shí)，吸熱模式是一些密封囊結(jié)晶結(jié)果，目前的過(guò)冷和非過(guò)冷。結(jié)果是，吸熱模式是在較高溫度下作出的，持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。另外，我

64、們建議使罐的容積略大些。</p><p>　　考慮到簡(jiǎn)化的模型作為交換結(jié)核已經(jīng)證實(shí)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并作進(jìn)一步調(diào)查，有益規(guī)模和優(yōu)化的過(guò)程。</p><p><b>　　時(shí)間（h）</b></p><p>　　圖21 模型和實(shí)驗(yàn)中溫度時(shí)間的關(guān)系</p><p><b>　　鳴謝</b></p>

65、<p>　　這項(xiàng)工作是由法國(guó)的CRISTOPIA能源系統(tǒng)公司Electricite，Conseil Régional d’Aquitaine和Agence de l’Environnement et de le Maîtrise de l’Energie。感謝Dr. B. Falcon的寶貴援助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)（見(jiàn)原文）</b><