多相變材料蓄熱器蓄放熱過(guò)程數(shù)值模擬研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文多相變材料蓄熱器蓄放熱過(guò)程數(shù)值模擬研究Numericalsimulationofthermalenergystorage／releasecharacteristicsofenergystoragecontainerusemultiplephasechangematerials作者姓名：李超學(xué)號(hào)：21106084完成目期：2014年5月6日大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位

2、論文摘要伴隨著人類物質(zhì)生活水平的提高，人類對(duì)能源的依賴日趨加劇，能源緊張與環(huán)境污染的矛盾愈演愈烈，節(jié)約能源和新型清潔能源的開(kāi)發(fā)利用成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。為了更合理的利用能源，如何解決能源間歇性、調(diào)節(jié)用能峰谷平等問(wèn)題為蓄熱技術(shù)提供了廣闊的應(yīng)用前景。潛熱蓄熱作為一種重要的蓄熱方式其具有蓄熱、放熱過(guò)程溫度恒定、蓄熱密度大、蓄熱體積小等優(yōu)點(diǎn)，所以學(xué)者們從上世紀(jì)70年代開(kāi)始對(duì)其迸行研究，一直至今，經(jīng)久不衰。由于蓄熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)普遍較低，所以學(xué)

3、者們大都把研究重點(diǎn)放在強(qiáng)化蓄熱材料的熱傳導(dǎo)能力上，而忽略了換熱流體溫度變化對(duì)蓄、放熱過(guò)程的影響。本文基于單相變材料套管式蓄熱器蓄、放熱過(guò)程中換熱流體沿流向的溫度分布特點(diǎn)，提出了多相變材料蓄熱器，并利用已有相變材料，采用數(shù)值模擬的方法研究了該蓄熱器的蓄、放熱過(guò)程特性，分析了蓄、放熱過(guò)程中換熱流體沿流向的溫度變化特性，以及蓄熱材料的熔化及溫度分布特性，并對(duì)多相變材料蓄熱器進(jìn)行優(yōu)化，尋找最佳運(yùn)行模式。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：首先，建立了單相變

4、材料套管式蓄熱器和多相變材料蓄熱器的二維軸對(duì)稱物理模型與數(shù)學(xué)模型，在計(jì)算過(guò)程中考慮了液態(tài)相變蓄熱材料的自然對(duì)流，傳熱界面采用耦合邊界條件，盡可能保證本文的傳熱模型與實(shí)際相一致。其次，以單相變材料套管式蓄熱器為研究對(duì)象，計(jì)算分析了換熱流體流速與入口溫度對(duì)其蓄熱、放熱過(guò)程的影響。計(jì)算結(jié)果表明：換熱流體流速在一定范圍內(nèi)增大能夠極大的加快相變蓄熱材料的熔化(或凝固)，但當(dāng)換熱流體流速增大到一定程度時(shí)，相變蓄熱材料的熔化(或凝固)速率隨換熱流體流

5、速的增加而加快的非常緩慢。換熱流體入VI溫度的升高能夠明顯的加快蓄熱材料的熔化，并且，伴隨著換熱流體入El溫度的升高，蓄熱速率會(huì)不斷提高。換熱流體入口溫度的降低能夠明顯的加快蓄熱材料的凝固，并且，伴隨著換熱流體入口溫度的不斷降低，放熱速率會(huì)不斷提高。第三，以單相變材料套管式蓄熱器為研究對(duì)象，研究分析了換熱流體沿流向的溫度分布。研究結(jié)果表明：蓄熱過(guò)程中，沿?fù)Q熱流體流向，換熱流體溫度下降逐漸減小，換熱量逐漸減少。靠近出口處溫度變化最小，換熱