復(fù)合相變蓄熱裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、節(jié)能是國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是我國(guó)“十二五規(guī)劃”中的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。隨著高能源消耗的全球工業(yè)化快速發(fā)展和人民生活水平的提高，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步更加依賴于能源的有效使用。蓄熱技術(shù)能將太陽(yáng)能、蒸汽、余熱和廢熱等能量以熱能的形式存儲(chǔ)起來(lái)，解決熱能的供給與需求在空間和時(shí)間上的匹配問(wèn)題，成為合理利用能源的有效途徑，因此研究蓄熱技術(shù)具有實(shí)用價(jià)值和重要意義。儲(chǔ)熱材料和蓄熱裝置結(jié)構(gòu)是蓄熱技術(shù)研究的主要內(nèi)容，只有將二者充分、高效結(jié)合起來(lái)才能達(dá)到蓄熱技

2、術(shù)的預(yù)期目標(biāo)。
　　 本文選取熔融鹽NaNO3-46KNO3和低熔點(diǎn)合金Sn-9Zn作為中溫相變儲(chǔ)熱材料，導(dǎo)熱油作為液體顯熱儲(chǔ)熱材料和傳熱介質(zhì)，研究復(fù)合蓄熱裝置的流場(chǎng)及充放熱特性。
　　 針對(duì)蓄熱裝置在換熱過(guò)程中存在儲(chǔ)熱量小、換熱效率低、輸出溫度不穩(wěn)定和裝置復(fù)雜等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了板狀蓄熱裝置和顯熱-潛熱復(fù)合蓄熱裝置，板狀蓄熱裝置的換熱面積大、儲(chǔ)熱材料填充比大，提高了蓄熱/換熱速率。顯熱-潛熱復(fù)合蓄熱裝置提高了蓄熱裝置的蓄

3、熱能力和儲(chǔ)熱材料的利用率，采用封裝容器將相變材料存儲(chǔ)起來(lái)?yè)Q熱，延長(zhǎng)了蓄熱裝置的使用壽命。
　　 本文建立了板狀蓄熱裝置的物理和數(shù)學(xué)模型，采用FLUENT軟件對(duì)該蓄熱裝置的蓄熱/放熱過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，模擬換熱過(guò)程時(shí)蓄熱裝置內(nèi)溫度場(chǎng)分布、相界面移動(dòng)規(guī)律、不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度變化和PCM蓄熱/放熱量等，分析了板厚、熱媒體流速、初始溫度和流道寬度等因素對(duì)中溫蓄熱裝置的蓄熱/放熱特性的影響，得出板狀蓄熱裝置最佳設(shè)計(jì)參數(shù)，板狀蓄熱裝置的總蓄熱

4、量為2.34×105kJ，為中溫蓄熱裝置在能源熱利用等領(lǐng)域的應(yīng)用提供給了參考依據(jù)。
　　 針對(duì)顯熱-潛熱復(fù)合蓄熱裝置較為復(fù)雜，本文建立了單管的數(shù)學(xué)模型，分析了管道直徑和壁面加熱溫度對(duì)單管內(nèi)相變材料換熱特性的影響，得到最佳管徑和壁面加熱溫度。采用管徑為40mm的封裝管道，建立了顯熱-潛熱復(fù)合蓄熱裝置的數(shù)學(xué)模型，模擬了采用熔融鹽和低熔點(diǎn)合金分別作為相變儲(chǔ)熱材料時(shí)蓄熱裝置內(nèi)溫度場(chǎng)分布、相界面移動(dòng)規(guī)律、不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度變化和PCM蓄熱量等