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

1、節(jié)能是國內(nèi)外普遍關(guān)注的問題，也是我國“十二五規(guī)劃”中的重點研究內(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)濟發(fā)展和社會進步更加依賴于能源的有效使用。蓄熱技術(shù)能將太陽能、蒸汽、余熱和廢熱等能量以熱能的形式存儲起來，解決熱能的供給與需求在空間和時間上的匹配問題，成為合理利用能源的有效途徑，因此研究蓄熱技術(shù)具有實用價值和重要意義。儲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)合起來才能達到蓄熱技

2、術(shù)的預(yù)期目標。
　　 本文選取熔融鹽NaNO3-46KNO3和低熔點合金Sn-9Zn作為中溫相變儲熱材料，導(dǎo)熱油作為液體顯熱儲熱材料和傳熱介質(zhì)，研究復(fù)合蓄熱裝置的流場及充放熱特性。
　　 針對蓄熱裝置在換熱過程中存在儲熱量小、換熱效率低、輸出溫度不穩(wěn)定和裝置復(fù)雜等問題，本文設(shè)計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、熱能力和儲熱材料的利用率，采用封裝容器將相變材料存儲起來換熱，延長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軟件對該蓄熱裝置的蓄熱/放熱過程進行數(shù)值模擬研究，模擬換熱過程時蓄熱裝置內(nèi)溫度場分布、相界面移動規(guī)律、不同監(jiān)測點溫度變化和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合金分別作為相變儲熱材料時蓄熱裝置內(nèi)溫度場分布、相界面移動規(guī)律、不同監(jiān)測點溫度變化和PCM蓄熱量等