基于铝合金及熔盐相变储热材料的复合储热换热特性数值模拟

发布时间：2022-08-13 09:30

　　集中式太阳能发电（CSP）是最有前途的可再生能源发电技术之一,它利用太阳能集热器产生高温高压蒸汽,驱动涡轮机发电。该技术具有无污染、无温室气体排放、能源储量大等优点。积极发展CSP技术是解决当前全球能源供应问题最有效的途径之一,而开发具有成本效益的热能储存系统是CSP技术发展的重要组成部分。相变储能在相变过程中具有较大的热容,且在接近恒定温度下具有潜在的储能能力,发展潜力巨大。近年来,虽然对中低温PCMs进行了大量的研究,但是对于高温相变材料和高温热能储存过程的系统集成研究还比较缺乏。本文提出了一种以铝合金和熔融盐相变储热材料相结合的复合相变储热方案,在熔融盐相变材料中添加带有储热功能的铝合金金属板,起到强化传热的效果。分别选取了两种铝合金材料AL-34Mg和AL-12.5Si作为铝基金属肋板,采用数值模拟分析了换热器结构参数和入口速度对箱体式储热单元储热特性的影响特性。数值研究结果表明铝合金肋板的加入,大大缩短了储热时间,铝基肋板能迅速将热量传递到低温无机盐,金属相变储热材料同样具有较大的蓄热能力,可保证总潜热量不降低;铝合金与熔盐复合相变储热换热过程分为三个阶段:显热换热阶段、相变... 

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景
    1.3 蓄热类型
        1.3.1 显热蓄热
        1.3.2 化学蓄热
        1.3.3 相变蓄热
    1.4 研究现状
    1.5 铝合金相变材料
    1.6 本课题研究内容与意义
第2章 相变蓄热过程的研究方法及数值研究模型
    2.1 引言
    2.2 相变材料的选择
    2.3 数值模拟方法
        2.3.1 计算流体力学软件的发展概况
        2.3.2 FLUENT数值模拟软件
    2.4 数学模型
        2.4.1 层流传热模型
        2.4.2 湍流传热模型
        2.4.3 相变区焓法模型
    2.5 本章小结
第3章 AL-34Mg与NaCl/52MgCl_2复合相变蓄热换热装置的数值模拟
    3.1 引言
    3.2 AL-34Mg与NaCl/52MgCl_2复合相变蓄热装置结构设计
    3.3 蓄热单元数学模型建立
        3.3.1 数学模型的简化假设
        3.3.2 FLUENT求解过程与网格无关性验证
    3.4 结果与分析
        3.4.1 储热单元储热过程分析
        3.4.2 有无AL-34Mg肋片板对融化过程的影响
        3.4.3 间距对融化过程的影响
        3.4.4 入口速度改变对融化过程的影响
    3.5 本章小结
第4章 AL-12.5Si与NaCl/52MgCl_2复合相变蓄热装置的数值模拟
    4.1 引言
    4.2 AL-12.5Si与NaCl/52MgCl_2复合相变储热装置结构设计
    4.3 蓄热单元数学模型建立
        4.3.1 数学模型的简化假设
        4.3.2 FLUENT求解过程与网格无关性验证
    4.4 结果与分析
        4.4.1 储热单元储热过程分析
        4.4.2 有无AL-12.5Si肋片板对融化过程的影响
        4.4.3 间距对融化过程的影响
        4.4.4 入口速度改变对融化过程的影响
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 本文的创新性
    5.3 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]套管式相变蓄热器强化传热研究[J]. 吴学红,翟亚妨,姜文涛,朱有健,赵中友.  可再生能源. 2016(07)
[2]列管式相变蓄热器性能强化的模拟[J]. 韩广顺,王培伦,金翼,黄云,丁红胜,丁玉龙.  储能科学与技术. 2015(02)
[3]中低温相变蓄热的研究进展[J]. 徐治国,赵长颖,纪育楠,赵耀.  储能科学与技术. 2014(03)
[4]中高温储热材料的研究现状与展望[J]. 葛志伟,叶锋,Mathieu Lasfargues,杨军,丁玉龙.  储能科学与技术. 2012(02)
[5]板翅式热泵相变储热器的实验研究[J]. 朱冬生,叶为标,汪南,谢望平.  太阳能学报. 2012(06)
[6]管翅式热泵相变储能器的数值模拟[J]. 朱冬生,徐婷,杨硕,叶为标,汪南,巨小平.  流体机械. 2011(06)
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[8]TEMPERATURE DEPENDENCE OF VISCOSITY OF Al-Si ALLOY MELTS[J]. H.R. Geng1), R. Wang1), Z.X. Yang1), J.H. Chen2), C.J. Sun2) and Y. Wang1)1) School of Materials Science and Engineering, Jinan University, Jinan 250022, China2) School of Materials Science and Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2005(02)
[9]翅片管束式管壳式换热器三维数值模拟研究[J]. 李欣,邓斌,陶文铨.  工程热物理学报. 2005(02)

博士论文
[1]相变储热换热器设计及强化换热机理研究[D]. 王培伦.中国地质大学(北京) 2015
[2]热泵相变储能换热器强化传热数值模拟和实验研究[D]. 叶为标.华南理工大学 2012

硕士论文
[1]管壳式相变蓄热器的蓄热性能优化研究[D]. 高旭亮.河北工业大学 2012
[2]储能铝合金容器的腐蚀与防护的研究[D]. 余岩.广东工业大学 2003



本文编号：3676776