翅片管式定型相变换热器的数值分析
发布时间：2021-03-27 06:29
近年来,伴随着现代社会的快速发展,全球的能源消耗随着各国的需求增长而越来越大,因此加大利用可再生能源以及提升能源利用率成为大家如今迫切需要完成的目标,这其中蓄热技术是一种重要的实现途径。蓄能技术包含多种蓄热方式,而本文主要采用相变蓄能技术,相变蓄能广泛应用于各专业领域内,其理论研究及实际应用也都有着良好发展。本课题基于前人的研究成果,进而优化开发了一种复合定型相变换热器,并对此换热器的实际应用提出一定的建议。本文设计、开发了一种翅片管式定型相变换热器,其以复合定型相变材料聚乙二醇/二氧化硅/膨胀石墨为填充物,本材料以83:10:7为配比,材料的相变温度为51℃、潜热值为121.8J/g,导热系数是1.82w/（m·k）,适合本换热器所使用的系统。依照相变传热理论及换热器的设计原则,在前人的基础上建立本相变换热器的物理和数学模型,运用CFD软件及GAMBIT软件进行网格划分并对换热器性能规律进行研究。加工上述模型的换热器产品进行相变换热器的实验台搭建,将实验所得与数值计算作对照研究,进而验证了模型的可行性。将定型相变换热器与室内环境相结合,采用CFD软件进行室内温度场的模拟,以大连地区一...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 课题主要介绍
1.1 研究背景与价值
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 相变材料的发展现状
1.2.2 相变换热器的研究进展
1.2.3 强化换热技术的研究现状
1.3 本文主要工作
1.3.1 存在的问题
1.3.2 主要研究内容
1.3.3 技术路线
2 复合定型相变材料
2.1 复合定型相变材料的选择
2.1.1 相变蓄能材料的选择依据
2.1.2 定型相变材料的确定
2.2 相变材料的制备
2.2.1 实验原材料及仪器设备
2.2.2 制备流程
2.3 PCM的热物性
2.3.1 不同配比下的材料热物性参数对比
2.3.2 本文相变材料的最终配比
2.4 本章小结
3 相变蓄放热换热器传热模型的建立
3.1 相变传热基础知识
3.1.1 相变传热过程中的问题
3.1.2 分析解法
3.1.3 数值解法
3.2 相变换热器的设计基础
3.2.1 相变换热器的结构
3.2.2 负荷计算
3.3 物理模型
3.3.1 串联式定型相变换热器
3.3.2 并联式定型相变换热器
3.4 网格划分
3.5 FLUENT软件概述
3.6 融化凝固模型
3.7 数学模型的建立
3.8 CFD模拟的条件设定
3.9 本章小结
4 翅片管式定型相变换热器的实验
4.1 实验台的搭建
4.1.1 实验系统
4.1.2 实验仪器及材料
4.2 实验过程
4.3 实验结果及分析
4.3.1 串联式定型相变换热器的实验结果
4.3.2 并联式定型相变换热器的实验结果
4.4 实验和CFD模拟比较
4.4.1 串联式对比分析
4.4.2 并联式对比分析
4.5 本章小结
5 翅片管式定型相变换热器的运行
5.1 串、并联式的对比分析
5.2 建立相变换热器与房间的物理模型
5.3 模型的FLUENT参数设定
5.4 换热器表面温度对室内温度场的影响
5.4.1 不同的换热器表面温度工况的模拟
5.4.2 模拟结果分析
5.5 相变换热器的运行模式
5.5.1 太阳能集热器
5.5.2 相变换热器间歇蓄放热模拟
5.6 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国太阳能中温集热技术进展及应用[J]. 张昕宇,李鹏,何涛,边萌萌,陈一言,王敏,李博佳,葛洪川,王博渊. 太阳能学报. 2019(06)
[2]聚乙二醇/二氧化硅/膨胀石墨相变储能材料的制备与性能研究[J]. 仝仓,李祥立,端木琳. 区域供热. 2018(03)
[3]膨胀石墨/石蜡复合相变材料温度稳定性研究[J]. 王杰,张竹柳,张运华. 建材世界. 2017(04)
[4]高温套管式熔融盐相变蓄热器蓄热性能实验研究[J]. 马朝,何雅玲,袁帆,吕硕,朱桂花. 西安交通大学学报. 2017(05)
[5]多孔纤维相变调湿材料的制备与性能研究[J]. 尚建丽,程鹏. 现代化工. 2015(05)
[6]微波法制备膨胀石墨及其膨胀特性[J]. 田禾青,王维龙,丁静,郭祥. 化工学报. 2015(S1)
[7]板翅换热器导流结构非线性映射与性能多目标优化[J]. 刘景成,张树有,徐敬华,周智勇,伊国栋. 化工学报. 2015(05)
[8]碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料的制备及强化传热研究[J]. 王大伟,余荣升,晏华,王雪梅,胡志德. 材料导报. 2014(24)
[9]对FLUENT辐射模型的数值计算与分析[J]. 郭磊. 制冷与空调(四川). 2014(03)
[10]石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能[J]. 胡小冬,高学农,李得伦,陈思婷. 化工学报. 2013(10)
博士论文
[1]面向储热的脉动热管流动与传热特性及强化机理研究[D]. 赵佳腾.中国矿业大学 2018
[2]聚乙二醇基复合储热材料的制备、性能及其相变传热过程研究[D]. 张磊.武汉理工大学 2012
[3]热控相变材料熔渗纳米多孔陶瓷的研究[D]. 周祥发.湖南大学 2011
硕士论文
[1]基于定型材料相变换热器的开发与数值分析[D]. 王岩.大连理工大学 2018
[2]对流—辐射型墙面板换热器供暖性能研究[D]. 陈之华.哈尔滨工业大学 2018
[3]定形相变材料制备及蓄热器换热影响因素研究[D]. 仝仓.大连理工大学 2016
[4]相变储能机组的性能研究及优化[D]. 李炎桐.湖南大学 2016
[5]低温流体热分层及空化流动特性研究[D]. 谢小树.华中科技大学 2016
[6]定型相变材料回填的U型埋管换热器性能研究[D]. 刘靓侃.大连理工大学 2015
[7]相变蓄热换热器的数值模拟及优化设计[D]. 徐明.西安建筑科技大学 2015
[8]严寒地区建筑节能型围护结构热工性能研究与测试[D]. 李颖.吉林建筑大学 2014
[9]太阳能—相变水箱蓄热系统的运行特性研究[D]. 刘程.西南交通大学 2014
[10]毛细管前端换热器传热及阻力特性研究[D]. 张威.青岛理工大学 2013
本文编号：3103067
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 课题主要介绍
1.1 研究背景与价值
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 相变材料的发展现状
1.2.2 相变换热器的研究进展
1.2.3 强化换热技术的研究现状
1.3 本文主要工作
1.3.1 存在的问题
1.3.2 主要研究内容
1.3.3 技术路线
2 复合定型相变材料
2.1 复合定型相变材料的选择
2.1.1 相变蓄能材料的选择依据
2.1.2 定型相变材料的确定
2.2 相变材料的制备
2.2.1 实验原材料及仪器设备
2.2.2 制备流程
2.3 PCM的热物性
2.3.1 不同配比下的材料热物性参数对比
2.3.2 本文相变材料的最终配比
2.4 本章小结
3 相变蓄放热换热器传热模型的建立
3.1 相变传热基础知识
3.1.1 相变传热过程中的问题
3.1.2 分析解法
3.1.3 数值解法
3.2 相变换热器的设计基础
3.2.1 相变换热器的结构
3.2.2 负荷计算
3.3 物理模型
3.3.1 串联式定型相变换热器
3.3.2 并联式定型相变换热器
3.4 网格划分
3.5 FLUENT软件概述
3.6 融化凝固模型
3.7 数学模型的建立
3.8 CFD模拟的条件设定
3.9 本章小结
4 翅片管式定型相变换热器的实验
4.1 实验台的搭建
4.1.1 实验系统
4.1.2 实验仪器及材料
4.2 实验过程
4.3 实验结果及分析
4.3.1 串联式定型相变换热器的实验结果
4.3.2 并联式定型相变换热器的实验结果
4.4 实验和CFD模拟比较
4.4.1 串联式对比分析
4.4.2 并联式对比分析
4.5 本章小结
5 翅片管式定型相变换热器的运行
5.1 串、并联式的对比分析
5.2 建立相变换热器与房间的物理模型
5.3 模型的FLUENT参数设定
5.4 换热器表面温度对室内温度场的影响
5.4.1 不同的换热器表面温度工况的模拟
5.4.2 模拟结果分析
5.5 相变换热器的运行模式
5.5.1 太阳能集热器
5.5.2 相变换热器间歇蓄放热模拟
5.6 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国太阳能中温集热技术进展及应用[J]. 张昕宇,李鹏,何涛,边萌萌,陈一言,王敏,李博佳,葛洪川,王博渊. 太阳能学报. 2019(06)
[2]聚乙二醇/二氧化硅/膨胀石墨相变储能材料的制备与性能研究[J]. 仝仓,李祥立,端木琳. 区域供热. 2018(03)
[3]膨胀石墨/石蜡复合相变材料温度稳定性研究[J]. 王杰,张竹柳,张运华. 建材世界. 2017(04)
[4]高温套管式熔融盐相变蓄热器蓄热性能实验研究[J]. 马朝,何雅玲,袁帆,吕硕,朱桂花. 西安交通大学学报. 2017(05)
[5]多孔纤维相变调湿材料的制备与性能研究[J]. 尚建丽,程鹏. 现代化工. 2015(05)
[6]微波法制备膨胀石墨及其膨胀特性[J]. 田禾青,王维龙,丁静,郭祥. 化工学报. 2015(S1)
[7]板翅换热器导流结构非线性映射与性能多目标优化[J]. 刘景成,张树有,徐敬华,周智勇,伊国栋. 化工学报. 2015(05)
[8]碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料的制备及强化传热研究[J]. 王大伟,余荣升,晏华,王雪梅,胡志德. 材料导报. 2014(24)
[9]对FLUENT辐射模型的数值计算与分析[J]. 郭磊. 制冷与空调(四川). 2014(03)
[10]石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能[J]. 胡小冬,高学农,李得伦,陈思婷. 化工学报. 2013(10)
博士论文
[1]面向储热的脉动热管流动与传热特性及强化机理研究[D]. 赵佳腾.中国矿业大学 2018
[2]聚乙二醇基复合储热材料的制备、性能及其相变传热过程研究[D]. 张磊.武汉理工大学 2012
[3]热控相变材料熔渗纳米多孔陶瓷的研究[D]. 周祥发.湖南大学 2011
硕士论文
[1]基于定型材料相变换热器的开发与数值分析[D]. 王岩.大连理工大学 2018
[2]对流—辐射型墙面板换热器供暖性能研究[D]. 陈之华.哈尔滨工业大学 2018
[3]定形相变材料制备及蓄热器换热影响因素研究[D]. 仝仓.大连理工大学 2016
[4]相变储能机组的性能研究及优化[D]. 李炎桐.湖南大学 2016
[5]低温流体热分层及空化流动特性研究[D]. 谢小树.华中科技大学 2016
[6]定型相变材料回填的U型埋管换热器性能研究[D]. 刘靓侃.大连理工大学 2015
[7]相变蓄热换热器的数值模拟及优化设计[D]. 徐明.西安建筑科技大学 2015
[8]严寒地区建筑节能型围护结构热工性能研究与测试[D]. 李颖.吉林建筑大学 2014
[9]太阳能—相变水箱蓄热系统的运行特性研究[D]. 刘程.西南交通大学 2014
[10]毛细管前端换热器传热及阻力特性研究[D]. 张威.青岛理工大学 2013
本文编号：3103067
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