徑向相變模型下儲(chǔ)能材料熱物性測(cè)試方法的研究.pdf

1、相變儲(chǔ)能技術(shù)能夠利用能量產(chǎn)出與消耗之間的時(shí)間差實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化使用，其具有性能穩(wěn)定、儲(chǔ)能密度大，能夠在定溫或極小溫度波動(dòng)的條件下實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)。近年來，已廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)冷量?jī)?chǔ)存、太陽能及工業(yè)余熱回收等領(lǐng)域。然而，相變材料熱物性參數(shù)相對(duì)匱乏直接制約儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，此外，當(dāng)前相變材料熱物性測(cè)試方法單一、局限性較大，阻礙了相變儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用與推廣。本課題立足于經(jīng)典傳熱理論，旨在提出一種簡(jiǎn)單且實(shí)用性強(qiáng)的熱物性測(cè)試方法，主要工作包括以

2、下四個(gè)方面:
　　(1)徑向相變模型的建立及測(cè)試方法的理論研究
　　本研究突破傳統(tǒng)方法的固有形式，在Stefan理論的基礎(chǔ)上，建立了兩類徑向相變模型，采用攝動(dòng)法成功推導(dǎo)了模型條件下相變溫度處熱物性參數(shù)與相界面移動(dòng)速率的近似關(guān)系，為相關(guān)測(cè)試方法的實(shí)驗(yàn)研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　(2)測(cè)試方法的實(shí)驗(yàn)研究及測(cè)試結(jié)果的分析討論
　　依據(jù)物理模型條件，精心設(shè)計(jì)并搭建了兩類新型熱物性測(cè)試裝置。本文以三水醋酸鈉為研究對(duì)象，利用裝

3、置獲取了一定時(shí)間范圍內(nèi)相界面所處的位置信息，并通過數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算得到試樣的熱物性參數(shù)。結(jié)果表明裝置具備良好的保溫性能，能夠有效防止內(nèi)部熱損失，導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算值與文獻(xiàn)值比對(duì)，誤差較小。同時(shí)，結(jié)合不同熱源溫度下的測(cè)試結(jié)果探討了裝置內(nèi)部熱損失及對(duì)流換熱作用的影響，確定了最佳熱源溫度的設(shè)置原則。
　　(3)材料均溫過程的數(shù)值仿真
　　由于僅依靠實(shí)驗(yàn)手段無法準(zhǔn)確反映相變材料內(nèi)部各點(diǎn)的溫度分布及其變化情況，引入數(shù)值仿真技術(shù)模擬材料均溫過程，

4、確定被測(cè)樣品在兩類裝置中的保溫時(shí)間，指導(dǎo)實(shí)際測(cè)試設(shè)計(jì)，圓柱相變測(cè)試裝置中，三水醋酸鈉的保溫時(shí)間為8h，而在圓球相變測(cè)試裝置中，對(duì)應(yīng)的保溫時(shí)間為13h。
　　(4)相變過程數(shù)值仿真及結(jié)果誤差修正
　　由于實(shí)際邊界條件與理想條件之間的差異及實(shí)驗(yàn)條件的限制，測(cè)試結(jié)果存在一定誤差。針對(duì)這一問題，文章應(yīng)用“反—正兩步計(jì)算法”，對(duì)實(shí)際相變過程進(jìn)行數(shù)值仿真，將仿真工況與實(shí)際工況相比較，通過調(diào)整參數(shù)設(shè)置，不斷逼近實(shí)測(cè)工況，以此達(dá)到誤差修正的