相变材料传热特性强化的数值模拟研究
发布时间：2021-11-13 01:48
全球社会经济的发展与充足的能源供应紧密相关,热能储存技术被确定为保障能源在时间及空间上相对平衡的关键技术。相变储能技术是利用相变材料在相变过程中吸收或放出相变潜热来进行能量储存与释放,由于具有合适的物理特性以及较稳定的化学特性被广泛使用。本文采用数值模拟的方法,对工业上应用较广的矩形方腔式蓄热单元及套管式蓄热单元进行了研究,通过添加高导热性的纳米材料并且对相应的结构进行优化来强化其传热特性,主要研究内容如下:首先,针对矩形方腔式蓄热单元,以月桂酸甲酯为相变材料,基于EMT模型研究了不同体积分数的石墨烯纳米片对其蓄热过程的强化作用。研究发现,石墨烯纳米片的加入没有改变相变材料的融化趋势,当石墨烯纳米片含量分别为1 Vol%、2 Vol%和 3 Vol%时,完全融化时间分别缩短了 38.89%、55.22%、62.22%,蓄热量并未发生明显减少。提高壁面温度可以使换热功率明显增大,同时自然对流强度也随之增加,融化速度加快。对于方腔式蓄热单元而言,融化后期自然对流强度减弱,热量在方腔顶端聚集,蓄热效率降低。其次,针对方腔式蓄热单元热量在顶端聚集这一问题,构建了分层式方腔模型。隔板位置、层数及...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－１矩形方腔模型图??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]生物柴油的研究进展及发展方向[J]. 杨阳阳,陈树宾,徐东芳,张超. 山东化工. 2019(10)
[2]东南沿海五省海上风能资源开发潜质研究[J]. 张戈,付俊峰,王海军. 海岸工程. 2018(02)
[3]棕榈酸甲酯/硬脂酸甲酯建筑节能相变材料[J]. 董凯军,管海凤,刘劭博,黄志林,任俊,陈喜明. 新能源进展. 2017(03)
[4]能源替代的驱动力——高效能源替代低效能源[J]. 熊焰. 能源. 2017(07)
[5]焓法模型求解相变传热问题有效性分析[J]. 李利民,庄春龙,张洪宇,邓安仲,李胜波. 后勤工程学院学报. 2011(03)
[6]边界条件随时间变化Stefan问题的一种热平衡积分解法[J]. 刘永杰,令锋. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2010(06)
[7]基于有限元的一类stefan问题数值模型研究[J]. 王新房,汪春华,吴光超. 自动化技术与应用. 2007(05)
硕士论文
[1]基于相变型双开角纵向翅片管蓄/放热过程模拟与优化[D]. 卢寒冰.兰州理工大学 2019
本文编号：3492066
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－１矩形方腔模型图??
?第３章方腔单元内脂肪酸酯蓄热过程的数值分析及优化???ｉ〇?ｍ＾??ｌＯｍｉｎ?２０ｍｉｎ??ｉｎ??４０ｍｉｎ?６０ｍｉｎ??图３－２数值模拟与实验液相云图对比图??１．１???１?〇?，？??。，：?，??〇．８?：?／??０．７?－?ＪＴ??？?０６?－?／??Ｉ０５：?／??°．４「／??°３＇?／??Ｑ＇２—?＃?＋实验??０．１?ｙ?模拟??〇〇?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?■?Ｉ?■?．?Ｉ?■．??０?２０?４０?６０?８０?１００?１２０?１４０?１６０?１８０?２００??时间／ｍｉｎ??图３－３数值模拟与实验液相率对比图??３．２．２网格无关性验证和步长无关性验证??在数值模拟过程中，网格和计算步长也对结果起到关键性作用，若网格太密且计算步??长太小，容易导致计算机资源的严重耗费；若网格稀疏且计算机步长过大，则可能导致模??拟结果不准确。本次模拟中分别构建了?９７４７、１２２１０和１４３５１网格数的模型以评估网格的??独立性，当网格数量达到１２２１０时，继续细化网格数值模拟结果基本不发生变化，因此选??择网格数为１２２１０的模型；并且采用０．０５ｓ，０．１ｓ和０．２ｓ的时间步长，当时间步长为０．１ｓ??时可确保迭代过程完全收敛且计算结果与时间步长为〇．〇５ｓ时基本一致，因此最终选择步??长为０．１ｓ。??３．３复合相变材料物性参数计算??在碳纳米材料中，石墨烯纳米片（ＧｎＰ）与其他材料相比具有更加优异的热性能表现。??１７??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]生物柴油的研究进展及发展方向[J]. 杨阳阳,陈树宾,徐东芳,张超. 山东化工. 2019(10)
[2]东南沿海五省海上风能资源开发潜质研究[J]. 张戈,付俊峰,王海军. 海岸工程. 2018(02)
[3]棕榈酸甲酯/硬脂酸甲酯建筑节能相变材料[J]. 董凯军,管海凤,刘劭博,黄志林,任俊,陈喜明. 新能源进展. 2017(03)
[4]能源替代的驱动力——高效能源替代低效能源[J]. 熊焰. 能源. 2017(07)
[5]焓法模型求解相变传热问题有效性分析[J]. 李利民,庄春龙,张洪宇,邓安仲,李胜波. 后勤工程学院学报. 2011(03)
[6]边界条件随时间变化Stefan问题的一种热平衡积分解法[J]. 刘永杰,令锋. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2010(06)
[7]基于有限元的一类stefan问题数值模型研究[J]. 王新房,汪春华,吴光超. 自动化技术与应用. 2007(05)
硕士论文
[1]基于相变型双开角纵向翅片管蓄/放热过程模拟与优化[D]. 卢寒冰.兰州理工大学 2019
本文编号：3492066
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