多相變材料蓄熱器蓄放熱過程數值模擬研究.pdf

1、碩士學位論文多相變材料蓄熱器蓄放熱過程數值模擬研究Numericalsimulationofthermalenergystorage／releasecharacteristicsofenergystoragecontainerusemultiplephasechangematerials作者姓名：李超學號：21106084完成目期：2014年5月6日大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位

2、論文摘要伴隨著人類物質生活水平的提高，人類對能源的依賴日趨加劇，能源緊張與環(huán)境污染的矛盾愈演愈烈，節(jié)約能源和新型清潔能源的開發(fā)利用成為人們關注的焦點問題。為了更合理的利用能源，如何解決能源間歇性、調節(jié)用能峰谷平等問題為蓄熱技術提供了廣闊的應用前景。潛熱蓄熱作為一種重要的蓄熱方式其具有蓄熱、放熱過程溫度恒定、蓄熱密度大、蓄熱體積小等優(yōu)點，所以學者們從上世紀70年代開始對其迸行研究，一直至今，經久不衰。由于蓄熱材料的導熱系數普遍較低，所以學

3、者們大都把研究重點放在強化蓄熱材料的熱傳導能力上，而忽略了換熱流體溫度變化對蓄、放熱過程的影響。本文基于單相變材料套管式蓄熱器蓄、放熱過程中換熱流體沿流向的溫度分布特點，提出了多相變材料蓄熱器，并利用已有相變材料，采用數值模擬的方法研究了該蓄熱器的蓄、放熱過程特性，分析了蓄、放熱過程中換熱流體沿流向的溫度變化特性，以及蓄熱材料的熔化及溫度分布特性，并對多相變材料蓄熱器進行優(yōu)化，尋找最佳運行模式。本文的主要研究內容如下：首先，建立了單相變

4、材料套管式蓄熱器和多相變材料蓄熱器的二維軸對稱物理模型與數學模型，在計算過程中考慮了液態(tài)相變蓄熱材料的自然對流，傳熱界面采用耦合邊界條件，盡可能保證本文的傳熱模型與實際相一致。其次，以單相變材料套管式蓄熱器為研究對象，計算分析了換熱流體流速與入口溫度對其蓄熱、放熱過程的影響。計算結果表明：換熱流體流速在一定范圍內增大能夠極大的加快相變蓄熱材料的熔化(或凝固)，但當換熱流體流速增大到一定程度時，相變蓄熱材料的熔化(或凝固)速率隨換熱流體流

5、速的增加而加快的非常緩慢。換熱流體入VI溫度的升高能夠明顯的加快蓄熱材料的熔化，并且，伴隨著換熱流體入El溫度的升高，蓄熱速率會不斷提高。換熱流體入口溫度的降低能夠明顯的加快蓄熱材料的凝固，并且，伴隨著換熱流體入口溫度的不斷降低，放熱速率會不斷提高。第三，以單相變材料套管式蓄熱器為研究對象，研究分析了換熱流體沿流向的溫度分布。研究結果表明：蓄熱過程中，沿換熱流體流向，換熱流體溫度下降逐漸減小，換熱量逐漸減少?？拷隹谔帨囟茸兓钚?，換熱