泡沫金屬對相變蓄熱強化性能的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展,能源的消耗越來越大,降低能源的消耗和新能源的開發(fā)成為世界各國普遍關(guān)注的問題。為了促進太陽能等清潔可再生能源的利用,達到節(jié)能環(huán)保的效果,相變蓄熱以其蓄熱密度高、過程易控制等特點,得到了廣泛的應(yīng)用。但是很多相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)都較小,這必然會嚴重影響其傳熱速率和凍融速率。泡沫金屬以其質(zhì)輕、高比熱、高導(dǎo)熱等優(yōu)點,作為相變蓄熱中的高導(dǎo)熱填充物在航天、航空、環(huán)保等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　 本文以石蠟作為相變蓄熱材料(P

2、hase Change Materials,PCM),通過數(shù)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方法,研究了傳熱溫差和高導(dǎo)熟填充物對相變蓄熱器蓄放熱效率的影響。首先根據(jù)物理模型,通過適當(dāng)?shù)募僭O(shè),建立數(shù)學(xué)模型。利用FLUENT軟件對數(shù)學(xué)模型進行求解,并對計算結(jié)果進行分析,模擬結(jié)果表明傳熱溫差越大,蓄放熱效率越高,泡沫金屬的添加不但加快了蓄放熱速率,而且使整個蓄熱容器里的溫度分布比較均勻。然后對蓄熱器實驗裝置進行設(shè)計并搭建了蓄熱器實驗臺,設(shè)計了多組實驗

3、方案進行實驗,使用Agilent34970A對不同位置相變材料的溫度和熱媒體水(HTF)的流量進行數(shù)據(jù)采集。實驗分蓄熱和放熱兩個過程,在不同的加熱溫度和添加泡沫銅前后的情況下進行了反復(fù)的蓄放熱實驗,分析HTF的進口溫度和高導(dǎo)熱填充物對蓄熱器熱性能的影響。實驗結(jié)果表明,加熱溫度越高或冷卻溫度越低,完成相變所需的時間越少,效率越高,泡沫銅的添加不僅使蓄熱器內(nèi)溫度分布均勻,而且大大縮短了蓄放熱所需時間。
　　 將實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果