填充多级相变材料的套管式储热器性能研究

发布时间：2021-09-05 07:00

　　提出一种填充三级相变材料的水平套管式储热器,并建立该储热器的综合性能评价指标,基于该指标数值预测和研究了分隔壁面、翅片布置和方向等参数对系统综合性能的影响。结果表明:分隔壁面对PCM的自然对流有明显的抑制作用,且相变温度越高,抑制效果越显著;相对于无翅片结构,在各级PCM中布置翅片的储热器的综合储热效率提高了约2.27倍;不同翅片布置方向下PCM液相率的变化可分为两个不同阶段,且均匀布置的翅片结构（Case2）具有较优的综合性能;各级PCM间熔化速率的不均匀性是制约系统整体储热性能的关键因素;Case5的翅片布置方式使各级PCM间熔化速率的均匀性明显改善,与Case2相比,其综合储热效率提高了28.30%。 

【文章来源】：化工学报. 2019,70(S2)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

2 翅片对各级PCM液相率的影响

图1为填充三级相变材料的水平套管式储热器结构示意图，如图所示，吸收太阳能热量后的换热流体水进入储热器，在内外侧管内流动进行换热，PCM吸热熔化完成整个储热过程。研究表明[20]这种双通道换热设计增加PCM与HTF间的换热面积，可有效提高系统储热速率。另外，尽管HTF流动过程中沿轴向方向存在温度梯度，但不同位置处PCM沿径向方向上的传热和熔化过程相似，因此为减小计算和时间成本，本文采用二维模型进行计算（图2），其对应的几何参数见表1。图2 二维模型

图1 填充三级相变材料的水平套管式储热器为满足不同季节小型太阳能利用系统中储热的温度需求，本文选择RT42、RT50和RT60的石蜡（来自RUBITHERM公司）作为相变材料，依次填充于A、B和C位置处，以提高LHTES系统在不同天气状况下的适应性，各级PCM通过圆形套管分隔壁面隔离，防止相互间混合与渗透。为强化换热，提升储热器的综合性能，本文研究了不同翅片结构对该三级PCM套管式储热器的性能优化作用，所研究结构如图3所示。储热器中材料的热物性参数见表2。

【参考文献】：
期刊论文
[1]相变蓄热单元蓄/放热过程的数值模拟研究[J]. 程友良,韩健,张金生.  太阳能学报. 2018(05)



本文编号：3384877