殼管束相變蓄熱器蓄熱性能的數(shù)值研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人類(lèi)生活水平的提高，人類(lèi)對(duì)傳統(tǒng)化石能源的消耗量也不斷增加，并且化石能源的大量使用導(dǎo)致了環(huán)境污染和氣候的惡化，因此能源的有效利用及新能源的開(kāi)發(fā)就變得極為重要，其中蓄熱(TES)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)就是提高能源利用率的一個(gè)重要表現(xiàn)。蓄熱是將能量臨時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)供以后需要時(shí)使用，它解決了能源供應(yīng)與需求之間的矛盾。
　　本文采用數(shù)值研究的方法分析討論了殼管束相變蓄熱器的蓄熱性能。首先利用耦合傳熱的方法建立了三維的數(shù)值模型，所建立的殼

2、管束蓄熱器模型具有27根管子，其中傳熱流體(HTF)在管內(nèi)流動(dòng)，相變材料(PCM)填充在管束之間。HTF采用的是空氣，PCM選用正十八烷(n-octadecane)。然后采用塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)該模型進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，將殼管束蓄熱模型分成82個(gè)區(qū)域。最后對(duì)PCM的相變傳熱和HTF的對(duì)流換熱進(jìn)行了耦合計(jì)算。數(shù)值結(jié)果表明:
　　(1)在完全相變前，蓄熱單元和蓄熱管束的潛熱蓄熱量隨傳熱流體的入口流速和入口溫度的增加而增加;當(dāng)相變完成后，潛熱蓄熱

3、量不再隨流速和溫度發(fā)生變化。
　　(2)在整個(gè)蓄熱過(guò)程中，蓄熱單元及蓄熱管束的瞬時(shí)能效比出現(xiàn)了兩個(gè)峰值，第一個(gè)峰值均出現(xiàn)在蓄熱起始階段，蓄熱單元的第二個(gè)峰值出現(xiàn)在即將完成蓄熱的階段，蓄熱管束的第二個(gè)峰值出現(xiàn)在未完成相變的階段。隨著傳熱流體入口流速和入口溫度的增加，瞬時(shí)能效比的兩個(gè)峰值出現(xiàn)的時(shí)刻均向前推移。隨著入口流速的增加，瞬態(tài)能效比減小，且受流速的影響的程度越來(lái)越弱。但隨著入口溫度的增加瞬態(tài)能效比增大。
　　(3)隨著入口

4、流速的增加，蓄熱單元和蓄熱管束的平均能效比逐漸減小，蓄熱率逐漸增大;隨著入口溫度的增大，蓄熱單元和蓄熱管束的平均能效比及蓄熱率均逐漸增大的。
　　(4)當(dāng)蓄熱單元放置在蓄熱管束中，蓄熱管束比單獨(dú)27個(gè)蓄熱單元完成相變的時(shí)間分別縮短為原來(lái)的8.3％，9.0％，9.7％，10.0％，10.2％及10.4％。由此可見(jiàn)，當(dāng)單獨(dú)分析蓄熱管束中的蓄熱單元時(shí)，蓄熱管束之間的傳熱影響不可忽略。
　　(5)在相同的傳熱流體區(qū)管徑下，隨著相變材