徑向相變模型下儲能材料熱物性測試方法的研究.pdf

1、相變儲能技術能夠利用能量產(chǎn)出與消耗之間的時間差實現(xiàn)能源的優(yōu)化使用，其具有性能穩(wěn)定、儲能密度大，能夠在定溫或極小溫度波動的條件下實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換等優(yōu)點。近年來，已廣泛應用于中央空調(diào)冷量儲存、太陽能及工業(yè)余熱回收等領域。然而，相變材料熱物性參數(shù)相對匱乏直接制約儲能系統(tǒng)的設計及優(yōu)化，此外，當前相變材料熱物性測試方法單一、局限性較大，阻礙了相變儲能技術的應用與推廣。本課題立足于經(jīng)典傳熱理論，旨在提出一種簡單且實用性強的熱物性測試方法，主要工作包括以

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

3、置獲取了一定時間范圍內(nèi)相界面所處的位置信息，并通過數(shù)學關系計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，導熱系數(shù)計算值與文獻值比對，誤差較小。同時，結(jié)合不同熱源溫度下的測試結(jié)果探討了裝置內(nèi)部熱損失及對流換熱作用的影響，確定了最佳熱源溫度的設置原則。
　　(3)材料均溫過程的數(shù)值仿真
　　由于僅依靠實驗手段無法準確反映相變材料內(nèi)部各點的溫度分布及其變化情況，引入數(shù)值仿真技術模擬材料均溫過程，

4、確定被測樣品在兩類裝置中的保溫時間，指導實際測試設計，圓柱相變測試裝置中，三水醋酸鈉的保溫時間為8h，而在圓球相變測試裝置中，對應的保溫時間為13h。
　　(4)相變過程數(shù)值仿真及結(jié)果誤差修正
　　由于實際邊界條件與理想條件之間的差異及實驗條件的限制，測試結(jié)果存在一定誤差。針對這一問題，文章應用“反—正兩步計算法”，對實際相變過程進行數(shù)值仿真，將仿真工況與實際工況相比較，通過調(diào)整參數(shù)設置，不斷逼近實測工況，以此達到誤差修正的