環(huán)形單元內(nèi)脂肪酸融化過程的傳熱特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計.pdf

1、儲能技術是緩解能量的供、需雙方在時間、地點和強度上不匹配的主要方式，也是合理利用能源、減小環(huán)境污染的有效途徑。相變儲能因具有儲能密度高、儲能過程近似等溫、過程易于控制、裝置體積小等優(yōu)點，因而在電力調(diào)峰、太陽能利用、航空航天、建筑節(jié)能、工業(yè)余廢熱利用及軍事紅外偽裝等領域有著日趨廣泛的應用。儲能介質(zhì)的相變機理，儲能裝置的傳熱特性及傳熱強化是目前相變儲能研究領域面臨的重要課題。
　　以月桂酸為相變材料，搭建試驗臺，采用實驗研究和數(shù)值模擬

2、相結(jié)合的方法，對環(huán)形單元內(nèi)月桂酸融化過程的傳熱特性、相變傳熱的強化及單元的優(yōu)化設計等問題進行了研究。首先通過實驗驗證了數(shù)值模擬的準確性，對特征尺寸為40mm的環(huán)形單元在80℃恒溫邊界工況下的融化相界面與融化分數(shù)進行對比分析，證明了焓-多孔介質(zhì)模型可用于脂肪酸融化過程的模擬。
　　其次，對環(huán)形單元內(nèi)的融化過程中的傳熱特性進行了研究，從融化相界面、融化分數(shù)、單元內(nèi)的溫度場和流場及平均Nusselt數(shù)等方面來分析融化過程中自然對流的作用

3、，將純導熱控制下的融化過程與自然對流作用下的融化過程進行對比分析，自然對流作用的影響不能忽略。通過平均努謝爾特數(shù)的變化，再結(jié)合溫度場及流場的變化，確定了融化過程導熱-對流轉(zhuǎn)捩點的方法，并在此基礎上建立了融化全過程的導熱-自然對流耦合傳熱模型。
　　另外，通過分析單元底部較難融化的現(xiàn)象，將單元偏心設置，即研究偏心單元內(nèi)的融化過程中的傳熱特性，發(fā)現(xiàn)偏心單元比同心單元融化更快，單元內(nèi)溫度更低，平均對流傳熱系數(shù)更高，潛熱儲能效果更好，進而

4、對不同偏心距離單元內(nèi)的融化過程進行研究，通過融化速率、平均對流傳熱系數(shù)、吸收的熱量等指標，得出較優(yōu)的偏心距離(特征尺寸為20mm的單元，其最優(yōu)偏心距離為7～8mm)，70℃和80℃的工況下得出的較優(yōu)偏心距離相同。
　　最后，根據(jù)上文的研究結(jié)果，聯(lián)系工程實際，對于有空間大小限制的換熱器或其他儲能單元，本文對在保證相同質(zhì)量的相變材料的前提下，減小環(huán)形單元的內(nèi)外徑，且同時設置偏心進行優(yōu)化設計，分析不同優(yōu)化方案的優(yōu)勢與劣勢，根據(jù)實際需要，