針翅管式相變蓄熱換熱性能的數(shù)值模擬.pdf

1、當(dāng)今能源危機和環(huán)境污染已成為社會發(fā)展面臨的兩大難題，開發(fā)利用可再生能源與工業(yè)廢熱對節(jié)能和環(huán)保具有重要的現(xiàn)實意義。蓄能技術(shù)由于能夠解決熱能的供給與需求在時間和空間上的不匹配，而成為合理利用能源、減輕環(huán)境污染的有效途徑。相變蓄熱由于具有蓄熱密度大、蓄放熱溫度恒定、容易控制等優(yōu)點，已成為熱能利用的新熱點。但是，大多數(shù)相變材料(特別是目前用的較多的有機相變材料)的導(dǎo)熱系數(shù)都很低，換熱性能差，使相變儲熱裝置無法快速地進(jìn)行熱量的儲存和釋放。因而必須

2、采用強化傳熱措施來改善其傳熱性能。
　　 三維整體針翅管由于其具有大的擴展表面比，且無接觸熱阻、可批量機加工生產(chǎn)、成本低等優(yōu)點，在換熱設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。而采用針翅管強化相變傳熱的研究至今未見報道。本文建立三維針體針翅管相變傳熱過程的物理、數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬計算，探索結(jié)構(gòu)和運行參數(shù)對相變傳熱的影響規(guī)律，具有重要工程實際意義和學(xué)術(shù)價值。
　　 研究結(jié)果概括如下：
　　 ①首先對光管套管式蓄熱體在第一類

3、邊界條件下的相變過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，將計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)作比較，驗證計算模型和計算方法的正確性；分析了自然對流對蓄放熱過程的影響，結(jié)果表明：(1)融化過程中，受自然對流的影響，相變區(qū)域頂部融化較快，等溫線向頂部斜傾；(2)自然對流在融化和凝固過程中的作用不同，在融化過程中加快融化速度，而在凝固過程中則減慢凝固速度。
　　 ②采用數(shù)值方法模擬了相變材料在三維整體針翅管結(jié)構(gòu)中融化的瞬態(tài)三維傳熱問題，揭示了在第一類邊界條件下相變材料