相变储能换热器的传热特性及其应用研究

发布时间：2017-12-05 04:15

  本文关键词：相变储能换热器的传热特性及其应用研究

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【摘要】：本文利用储能技术把富余的,不连续的能量储存起来,实现能量利用的时间和空间转移,通过实验和数值模拟的研究方法,考察了相变换热器的传热及储能特性,对换热器的蓄能过程及相变材料的相变规律进行了研究,提出了相变蓄能换热器蓄热量的经验公式。其主要研究内容和结论如下：1、遴选几种适合本课题温度需求的储能材料,通过加热和步冷的实验方法,确定相变材料的相变温度、过冷度、传热均匀性,认为相变蜡较适合做为本课题研究的相变材料,该相变材料的相变温度为30℃,传热各向同性,热性能稳定,过冷度小于1℃。2、根据数值模拟的研究方法,利用gambit软件建立了相变蓄热单元的传热模型,并利用fluent软件模拟出了相变单元的传热过程,计算得到了PCM(相变材料)熔化和凝固过程的相界面位置、温度分布与时间的关系曲线。结果显示,相变储热单元在液相率最大时传热效率和相变储能效率最高,此时PCM所发生的相变范围为最佳储热范围,该蓄热单元最佳储热范围的内径约为16.6mm,即PCM相变范围为2.3mm。3、利用相变蜡作为储能材料制作出一种同心套管式相变储能换热器,对换熟器在通过热空气时的相变传热及储能特性进行了实验研究。实验证明,储能换热器在本实验条件下的较适宜流量为0.00047m3.s,且受热源温度的影响较大,在55℃时的储热量最大,在忽略热量损失情况下的储能效率达22%左右,85min时最大储热量为25.821KJ,并拟合出该换热器的最大储热量与通入气体和相变蓄热介质的温差及气体流量之间的函数关系式f=808.6x+6.9y(x40)。得出该换热器中相交材料的较佳填充范围为2mm～5mm,列管布置的间距为4 mm～10mm。
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172

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本文编号：1253521