相變蓄熱技術(shù)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、節(jié)能與環(huán)保是能源利用領(lǐng)域的重要課題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，能源的過度開采，利用效率低，以及所造成的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的不利因素。蓄能技術(shù)由于能夠解決熱能的供給與需求在時(shí)間和空間上的不匹配，而成為合理利用能源、減輕環(huán)境污染的有效途徑。相變蓄熱由于具有蓄熱密度大、蓄放熱溫度恒定、容易控制等優(yōu)點(diǎn)，已成為熱能利用的新熱點(diǎn)。 由于相變過程中伴隨有傳導(dǎo)、對流現(xiàn)象，使得相變傳熱問題的求解復(fù)雜化，大多

2、數(shù)情況下都借助于數(shù)值模擬。本文利用Fluent軟件對相變傳熱過程中的影響因素及強(qiáng)化傳熱方法進(jìn)行數(shù)值模擬研究。研究過程和所得的結(jié)論如下： (1)建立第一類邊界條件下的相變模型，將計(jì)算結(jié)果與前人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作比較，確認(rèn)計(jì)算模型和計(jì)算方法的正確性；然后分析自然對流對蓄放熱過程的影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明：①熔化過程中，受自然對流的影響，相變區(qū)域頂部融化較快，等溫線向頂部斜傾；②熔化過程中，水平位置越高，溫度分布越平穩(wěn)；③自然對流在熔化和凝固過

3、程中的作用不同，在熔化過程中加快熔化速度，而在凝固過程中則減慢凝固速度。 (2)在相變蓄熱裝置中添加翅片，以利用翅片提高相變蓄熱系統(tǒng)的蓄熱速度。首先建立簡單的單元模型，將模擬結(jié)果與前人實(shí)驗(yàn)作比較，確認(rèn)計(jì)算模型和計(jì)算方法的正確性。然后對添加不同翅片的蓄熱單元進(jìn)行數(shù)值模擬，分析翅片的導(dǎo)熱率、熱媒體的流量、翅片間距等因素對換熱系數(shù)的影響。結(jié)果表明：①熱量通過翅片在軸向向相變區(qū)域傳遞熱量，翅片導(dǎo)熱系數(shù)越大，熱量傳遞越快；②不同導(dǎo)熱率的翅