聚焦式太阳能相变蓄热器的传热分析和几何优化

发布时间：2020-06-07 00:55

【摘要】：太阳能作为清洁与可再生能源,是有效解决当前能源问题的方法之一。将蓄热技术应用到太阳能系统中,可以解决能量供应的不稳定性问题,同时平衡产能方与耗能方的供需要求。本文主要对聚焦式太阳能系统中的相变蓄热器进行传热分析和几何优化,为相变蓄热器的实际应用提供理论依据。以铜作为金属翅片材料,分别以Li2CO3为高温相变材料,以RT27为低温相变材料,建立了二维相变蓄热器模型,并利用构形法对其蓄热过程进行分析,得到几何优化的计算公式。选取11组不同尺寸参数的低温相变蓄热器模型,分别进行数值模拟,比较11组模型相变材料RT27液相比为0.95时的熔化时间和潜热热流量等物性参数,结果表明,形状因数为0.18的模型具有最优热性能。另外,还分析了蓄热过程中相变区域温度变化、RT27熔化时液相比变化、热流量变化以及相变参数β的影响,发现传热边界层对相变区域温度分布及相变材料RT27固液相分布都有一定的影响,而相变参数β对模型几何优化结果没有影响,但是会影响模型热性能。搭建低温相变蓄热器模型的实验台架,对4组不同形状低温模型的蓄热过程进行实验分析,结果表明形状因数为0.15的实验模型具有最优热性能。将实验结果与模拟结果进行了比较,分析了实验中出现的各种问题,例如热损失和相变材料泄露等等,为该低温相变蓄热器模型的实际应用提供了参考。选择11组不同形状的高温模型对其基本单元进行了comsol模拟,分析比较了了其蓄热过程中温度、液相比、熔化时间以及热流量的变化规律,发现横纵向传热边界层对这四个特性参数影响非常大,并且相变过程中固液相分界线是按照相变材料Li2CO3的熔点温度(996K)等温线进行推移的,几何优化得到最佳形状因数为0.57,最佳基本单元个数为4。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK513.5

【参考文献】

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本文编号：2700552