管外與球體內(nèi)相變蓄熱問題的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、管殼式相交蓄熱器與封裝球體內(nèi)的相變蓄熱問題是相變蓄熱技術研究的熱點。但近年來，對考慮對流的水平管外相變傳熱問題的研究少見于文獻報道，相變蓄熱系統(tǒng)性能和效率方面的研究也比較少，球體內(nèi)相變傳熱過程的規(guī)律掌握地還不夠透徹。本文針對以上幾點，對管外和球體內(nèi)的相變蓄熱問題進行了數(shù)值模擬與實驗研究。
　　 對方形槽內(nèi)水平圓管外伴有對流的相變傳熱問題建立數(shù)學模型及其定解條件，并與實驗結果進行對比，驗證了模型的可靠性。給出溫度場和固液相界面隨時

2、間的變化情況，分析了不同管壁溫度對溫度場和相變的影響。為得到具有普遍意義的結果，進行了管壁溫度和相變材料初溫對融化、凝固過程影響的無量綱分析。結果表明：圓管壁溫對熔化過程的影響隨其增大是逐漸減小的，對凝固過程則隨其降低而逐漸減小。
　　 以石蠟為相變材料，空氣和水作換熱流體，對管殼式相變蓄熱裝置的蓄熱特性進行了數(shù)值模擬分析；以水作換熱流體為例，研究了運行參數(shù)、結構尺寸、材料物性等對相變蓄熱系統(tǒng)運行和效率的影響。結果表明：空氣和水

3、作換熱流體的管殼式相變蓄熱裝置的蓄熱特性明顯不同；提高相變材料的導熱能力是改善相變蓄熱系統(tǒng)整體性能的最有效措施。
　　 實驗研究了球體內(nèi)石蠟相變過程的特點，以及水浴溫度和石蠟初溫對熔化和凝固的影響，并在球體中加入不同量的鋁粉，進行對比分析；數(shù)值模擬了各因素對球體內(nèi)石蠟熔化率的影響。結果表明：水浴溫度從55℃升高到60℃，熔化時間縮短50％；石蠟初溫從15℃升高到30℃，熔化時間縮短23％；石蠟初溫對凝固過程的影響很??；加入1％和