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(jī)和環(huán)境污染已成為社會(huì)發(fā)展面臨的兩大難題，開(kāi)發(fā)利用可再生能源與工業(yè)廢熱對(duì)節(jié)能和環(huán)保具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。蓄能技術(shù)由于能夠解決熱能的供給與需求在時(shí)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(diǎn)，已成為熱能利用的新熱點(diǎn)。但是，大多數(shù)相變材料(特別是目前用的較多的有機(jī)相變材料)的導(dǎo)熱系數(shù)都很低，換熱性能差，使相變儲(chǔ)熱裝置無(wú)法快速地進(jìn)行熱量的儲(chǔ)存和釋放。因而必須

2、采用強(qiáng)化傳熱措施來(lái)改善其傳熱性能。
　　 三維整體針翅管由于其具有大的擴(kuò)展表面比，且無(wú)接觸熱阻、可批量機(jī)加工生產(chǎn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在換熱設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。而采用針翅管強(qiáng)化相變傳熱的研究至今未見(jiàn)報(bào)道。本文建立三維針體針翅管相變傳熱過(guò)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(jì)算，探索結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)對(duì)相變傳熱的影響規(guī)律，具有重要工程實(shí)際意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。
　　 研究結(jié)果概括如下：
　　 ①首先對(duì)光管套管式蓄熱體在第一類(lèi)

3、邊界條件下的相變過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作比較，驗(yàn)證計(jì)算模型和計(jì)算方法的正確性；分析了自然對(duì)流對(duì)蓄放熱過(guò)程的影響，結(jié)果表明：(1)融化過(guò)程中，受自然對(duì)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(duì)流在融化和凝固過(guò)程中的作用不同，在融化過(guò)程中加快融化速度，而在凝固過(guò)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(wèn)題，揭示了在第一類(lèi)邊界條件下相變材料