管外與球體內(nèi)相變蓄熱問題的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)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(shù)研究的熱點(diǎn)。但近年來(lái)，對(duì)考慮對(duì)流的水平管外相變傳熱問題的研究少見于文獻(xiàn)報(bào)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(duì)以上幾點(diǎn)，對(duì)管外和球體內(nèi)的相變蓄熱問題進(jìn)行了數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。
　　 對(duì)方形槽內(nèi)水平圓管外伴有對(duì)流的相變傳熱問題建立數(shù)學(xué)模型及其定解條件，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了模型的可靠性。給出溫度場(chǎng)和固液相界面隨時(shí)

2、間的變化情況，分析了不同管壁溫度對(duì)溫度場(chǎng)和相變的影響。為得到具有普遍意義的結(jié)果，進(jìn)行了管壁溫度和相變材料初溫對(duì)融化、凝固過程影響的無(wú)量綱分析。結(jié)果表明：圓管壁溫對(duì)熔化過程的影響隨其增大是逐漸減小的，對(duì)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(duì)管殼式相變蓄熱裝置的蓄熱特性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析；以水作換熱流體為例，研究了運(yùn)行參數(shù)、結(jié)構(gòu)尺寸、材料物性等對(duì)相變蓄熱系統(tǒng)運(yùn)行和效率的影響。結(jié)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(dǎo)熱能力是改善相變蓄熱系統(tǒng)整體性能的最有效措施。
　　 實(shí)驗(yàn)研究了球體內(nèi)石蠟相變過程的特點(diǎn)，以及水浴溫度和石蠟初溫對(duì)熔化和凝固的影響，并在球體中加入不同量的鋁粉，進(jìn)行對(duì)比分析；數(shù)值模擬了各因素對(duì)球體內(nèi)石蠟熔化率的影響。結(jié)果表明：水浴溫度從55℃升高到60℃，熔化時(shí)間縮短50％；石蠟初溫從15℃升高到30℃，熔化時(shí)間縮短23％；石蠟初溫對(duì)凝固過程的影響很??；加入1％和