平板微热管式相变蓄热装置蓄放热特性研究

本文提出一种基于平板微热管阵列的低温相变蓄热装置。该装置以平板微热管阵列为核心传热元件,以月桂酸为相变蓄热材料。搭建实验测试系统对该相变蓄热器在不同空气流量和进口温度的工况下进行蓄放热试验,对蓄放热过程中平板微热管阵列的均温性能、蓄热器内部的温度变化及蓄放热功率进行了实验研究及分析。结果表明;微热管阵列组件在蓄热、放热过程中表现出良好的均温性,工作高效且稳定;相变蓄热装置的实际蓄放热性能优良,平均蓄热、放热功率分别为418 W和353 W。     

水平圆柱相变单元蓄放热动态特性研究

通过实验和数值方法研究了水平圆柱蓄热单元蓄、放热过程中换热特性的共性和差异,分析了壁面温度在高于/低于相变温度10 K的间隙性周期热边界条件下,蓄放热单元的热动态特性。结果表明,在相变起始阶段,蓄、放热过程主要以导热换热方式为主;随着蓄放热过程的进行,蓄热过程的换热方式转变为以自然对流主导,放热过程则仍以导热主导。在本文所研究的等温差等时长的间歇交替蓄-放热循环中,由于蓄热融化速率大于放热凝固速率,会出现由不稳定状态发展到周期稳定状态的演变过程;在周期稳定工况下,蓄放热单元会在完全液相到液固两相共存间交替变化。     

新型平板热管相变换热器储放能过程的研究

将新型平板热管作为换热元件引入相变蓄热系统,研制了一套新型的平板热管式相变蓄热换热器。蓄热换热器采用石蜡作为蓄热材料,对其蓄、放热过程进行了实验研究,得到了不同时刻换热器内石蜡温度分布。改变供、取热流体温度,分析了流体入口温度对换热器蓄放热过程的影响,分析了新型平板热管在蓄放热过程的均温性能以及换热器的蓄放热效率。结果表明,新型平板热管相变换热器蓄、放热效果良好。     

相变蓄热体的热工特性数值模拟

为了深入研究蓄热式换热器的蓄放能效果,提出了采用具有相变材料的蓄热体强化蓄放热,通过gambit软件建立了三维蓄热体相变传热过程的物理模型和数学模型,利用fluent软件模拟了具有相变材料的蓄热体与具有变截面管强化的蓄热体传热,得到了两者蓄放热过程温度场分布。根据模拟结果分析了相变材料及缩放结构对蓄热体蓄放热效果的影响,为优化设计蓄热式换热器提供了理论参考。     

电加热式平板微热管阵列相变蓄热器蓄放热性能研究

本文提出了一种基于相变蓄热技术和平板微热管阵列技术的电加热式蓄热器,阐明了该装置的结构形式和工作原理,并对其单独蓄/放热与同时蓄/放热过程的热特性进行了研究。该新型电蓄热器采用12支带有百叶窗翅片的平板微热管阵列作为传热元件,蓄热器内填充18 kg的67#工业石蜡。蓄热工况采用不同加热功率(0.2～2.0 kW)对该电蓄热器进行加热,放热时控制放热流体体积流量(20～120 m³/h)和放热流体温度(15～27?C)进行放热。实验结果表明：在不同的运行模式下,该新型电蓄热器运行高效稳定,在单独蓄放模式下,测试结果显示装置的蓄、放热效率可达到99%和89%。     

无水乙醇脉动热管相变蓄放热器放热实验分析

为研究脉动热管在相变蓄放热装置中对放热的强化,设计了一套脉动热管相变蓄放热装置,搭建了试验台。以无水乙醇作为充注工质,充注率为0.5,相变材料采用Ba(OH)_2·8H_2O(八水氢氧化钡),质量4.5 kg,热循环采用底部加热顶部冷却,设定几组工况进行对比实验,发现放热过程中脉动热管的作用非常显著,实验工况下总放热时间由13495 s减小到12665 s,总放热时间减少了830 s,相变潜热放热时间由7300 s减小到5330s相变潜热放热时间减少了1970s,减幅达到27%,冷却水最高温度升高了4℃;发现冷却水初始温度越低潜热放热时间和总放热时间越少,水槽内冷却水最终温度也越低,但冷却水温度不宜过高或者过低,本装置冷却水最佳温度范围为15～20℃;实验中发现增大冷却水流量,总放热时间和相变潜热放热时间都只会微弱减小,冷却流体流量对放热过程影响不大,建议冷却流体的流量为0.1m~3/h。     

相变蓄热蜂窝体传热行为数值模拟研究

高温空气燃烧技术通过回收烟气余热降低燃料消耗而得到了广泛应用,换向时间对燃烧特性有重要影响,并与蓄热体结构和材料种类有关。本文建立了含金属类相变蓄热复合蜂窝体蓄/放热模型,考虑材料热物性随温度变化和热辐射,对蜂窝体的蓄/放热过程进行数值模拟,研究了相变材料和换向时间对空气预热温度、能量回收率的影响。计算结果表明,换向时间为120s时,含相变材料的蜂窝体比普通蜂窝体的空气预热温度高39.52 K;从放热开始到结束,含相变材料的蜂窝体的空气预热温度下降幅度约为普通蜂窝体的1/2;使用含相变材料的蜂窝体将换向时间从60 s有效延长至120 s时,空气预热温度高于换向时间未延长的普通蜂窝体,并且保持较高的能量回收率。     

平板微热管阵列式太阳能空气集热-蓄热一体化装置换热特性研究

本文基于平板微热管阵列技术,提出了一种太阳能空气集热、蓄热一体化装置,阐明了该装置的结构和工作原理。本装置以平板微热管阵列为关键热输送部件,采用52#石蜡作为相变储热材料,搭建了该一体化装置性能研究试验系统,对该装置蓄热器内部石蜡温度变化、蓄放热效率及蓄放热功率进行了实验研究和分析。结果表明:太阳能集热蓄热一体化装置可高效稳定运行,实测集/蓄、放热性能优良,测试工况下平均蓄/放热效率为59%/91.6%,平均蓄/放热功率为393 W/344 W。     

高温相变蓄热电采暖器蓄放热特性的实验研究

本文对自研得高温相变蓄热电采暖器的蓄放热性能进行了实验研究,表明该电采暖器蓄热密度高,蓄放热性能稳定;针对放热末期散热进行了空气通道强化散热实验研究,结果表明其内部结构合理,蓄热时隔热性能好,放热时放热速率可满足普通取暖要求。     

蓄热换热与有害气体分解的实验研究

采用蜂窝陶瓷蓄热换热器实现高温烟气与空气的高效换热,实验研究了蓄放热时间对高温温度场均匀性的影响, 探讨了蓄热周期对烟气和空气进出口温度特性的影响,利用燃烧产物实现了四氟化炭高温分解。     

相变蓄冷换热器的优化设计

针对某间歇剧烈放热的设备,设计了一套某带相变蓄冷换热器的泵驱两相环路热控系统,并对相变蓄冷换热器进行优化设计。经过比较,拟采用石蜡与膨胀石墨的混合物为相变材料(PCM),在大大提高材料热导率时,又可保持较大的相变潜热。为了提高换热效率,应尽量避免PCM的融化距离过深,同时应优先减小外管壁与PCM间的接触热阻。相变蓄冷换热器的最优管间距与蓄冷时间、冷凝传热系数和接触表面传热系数等因素密切相关,本相变蓄冷器的最优管间距选为30 mm.通过动态模拟,可以得到相变蓄热换热器内不同时间的温度分布,确认所设计的相变蓄冷换热器可以满足要求,并为储液器的设计提供了相变蓄热换热器内不同时间的空泡率。     

甲醇脉动热管相变蓄热器蓄热实验分析

为了优化脉动热管传热性能,提出了一种脉动热管强化相变材料蓄热的新思路,设计并搭建了一套脉动热管式相变蓄热装置试验平台.以甲醇为工质,八水氢氧化钡为相变材料,分析不同工况下相变材料在蓄热装置中温度随时间的变化.结果 表明,相变材料在蓄热器中的温度和流量越大,装置相变蓄热效果更为显著,但温度与流量不宜过大,否则会影响强化传...     

非稳态人口温度下相变材料蓄热性能研究

太阳能辐射强度随时间发生变化,造成蓄热单元入口处传热流体温度呈现非稳态变化。为了分析非稳态的入口温度对相变材料蓄热特性的影响,假设传热流体入口温度1 h内随时间呈线性变化,并且1 h内的平均温度恒定在60℃。讨论了入口温度随时间线性增加及线性降低两种变化形式,对相变材料的熔化速率、熔化分数、蓄热量、固液界面位置等参数的影响。结果表明,当1 h内平均入口温度不变,而初始入口温度在30～90℃的范围内变化时,随初始入口温度增加,尽管熔化速率增加,熔化时间从42.75 min减小到20.58 min;但1 h内的总蓄热量却从72.6 kW减小到45.3 kW。     

冰浆在蓄冰槽内的蓄冰特性及其均匀度研究

对动态冰蓄冷中蓄冰槽蓄冰过程的动态特性进行实验研究,分析了影响蓄冰形成富冰层形状变化的参数:入口冰浆流量、固相含量、初始液面高度及入口管布置。分析实验结果,总结实验规律表明:冰浆流量与固相含量对富冰层变形影响较大,其它因素次之;增大上述两参数能够有效提高堆积富冰层的均匀性,提高蓄冰槽的有效利用率。     

低熔点混合硝酸盐相变传热过程研究

为得到混合熔盐在单罐蓄热系统内的相变传热规律,本文针对具有低熔点的四元混合硝酸盐展开研究,采用VOF与焓-多孔介质耦合模型对底部加热条件下蓄热单元内相变材料(PCM)的相变蓄热过程进行模拟,并利用实验进行验证。结果表明:相变过程中罐内出现明显温度分层现象,固液界面出现波动。蓄热单元中所产生的自然对流强弱直接影响热量传递,同时固液相界面的位置决定自然对流的发展。本文研究结果对相变材料的高效利用与单罐蓄热系统的优化提供理论依据。     

蓄冷板冻结过程的数值模拟与实验研究

文中对蓄冷板内共晶液的热力学特性进行了分析。运用数值方法对不同温度下的NaCl蓄冷板冻结过程进行模拟研究,并实验验证了模拟的准确性。研究结果表明:当环境温度低于共晶液的共晶温度-21.2℃时,蓄冷板内共晶液开始相变所需的冷冻时间与环境温度有较大影响;蓄冷板出现结晶后直至共晶液完全冻结的相变过程受环境温度的影响较小。     

填充泡沫金属的熔盐相变蓄热过程模拟

本文以管肋式熔盐相变蓄热结构为对象,将相变材料填充入高孔隙率泡沫金属中以弥补熔盐导热系数低的缺陷。考虑周期性边界和重力方向相邻结构的影响,以三层管肋式结构代替整个系统建立多孔介质固-液相变输运三维物理数学模型。利用数值模拟方法,探讨在重力环境中,管式加热条件下相变材料蓄热过程的传热性能。揭示出相变界面随时间的演化,以及自然对流对蓄热过程的作用机制;讨论了泡沫金属、肋片参数及加热温度对蓄热能力的影响。     

热管式相变蓄热换热器储/放能过程中传热特性的实验研究

将热管作为换热元件应用于相变蓄热系统中,研制了一套热管式相变蓄热换热器。采用石蜡作为蓄热材料,对其储、放能过程即内部石蜡的融化与凝固过程进行了实验研究。测定了储、放能过程中不同时刻换热器内石蜡的温度分布; 改变供、取热流体参数,分析了供/取热流体的入口温度与流量对换热器储/放能过程的影响;分析了储、放能过程中能量随时间的变化情况。结果表明,热管在本换热器内极好地发挥了换热元件的作用,换热器运行状况良好,各项功能均能较好地实现。     

蓄冰球内多孔泡沫金属对流体冻结传热影响的试验研究

通过试验比较注有相同水量的多孔泡沫金属蓄冰球与普通蓄冰球冻结传热过程的动态特性,研究了多孔泡沫金属对蓄冰球内流体冻结传热过程的影响。试验发现:两种蓄冰球中的流体工质均需达到一定过冷度后才发生相变;在相同制冷工况下,蓄冰球内多孔泡沫金属流体工质进入相变状态快,并且完成工质总相变过程的时间短。研究表明,多孔泡沫金属具有良好的动态相变换热特性,能有效强化蓄冰球内流体冻结传热。     

相变蓄热材料融化速率影响因素的研究

该文提出了一种新的相变蓄热板模型,并对其相变材料融化过程进行了数值模拟研究。同时分析了不同的参数变化对蓄热过程的影响程度,并且获得了融化速率曲线图、融化时间与相变界面移动规律图像。模拟结果得出导热系数才是影响蓄热材料融化速率、融化界面移动距离的关键参数。实验研究表明在各物性参数一定时,多管排列与单管排列相比较,融化效果更好、更均匀;而单管时融化距离最远可达到7 cm处,因此蓄热板内多管排列时管间距可设计在12~16 cm的范围内。