環(huán)形單元內(nèi)脂肪酸融化過程的傳熱特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、儲能技術(shù)是緩解能量的供、需雙方在時間、地點(diǎn)和強(qiáng)度上不匹配的主要方式，也是合理利用能源、減小環(huán)境污染的有效途徑。相變儲能因具有儲能密度高、儲能過程近似等溫、過程易于控制、裝置體積小等優(yōu)點(diǎn)，因而在電力調(diào)峰、太陽能利用、航空航天、建筑節(jié)能、工業(yè)余廢熱利用及軍事紅外偽裝等領(lǐng)域有著日趨廣泛的應(yīng)用。儲能介質(zhì)的相變機(jī)理，儲能裝置的傳熱特性及傳熱強(qiáng)化是目前相變儲能研究領(lǐng)域面臨的重要課題。
　　以月桂酸為相變材料，搭建試驗(yàn)臺，采用實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬

2、相結(jié)合的方法，對環(huán)形單元內(nèi)月桂酸融化過程的傳熱特性、相變傳熱的強(qiáng)化及單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了研究。首先通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，對特征尺寸為40mm的環(huán)形單元在80℃恒溫邊界工況下的融化相界面與融化分?jǐn)?shù)進(jìn)行對比分析，證明了焓-多孔介質(zhì)模型可用于脂肪酸融化過程的模擬。
　　其次，對環(huán)形單元內(nèi)的融化過程中的傳熱特性進(jìn)行了研究，從融化相界面、融化分?jǐn)?shù)、單元內(nèi)的溫度場和流場及平均Nusselt數(shù)等方面來分析融化過程中自然對流的作用

3、，將純導(dǎo)熱控制下的融化過程與自然對流作用下的融化過程進(jìn)行對比分析，自然對流作用的影響不能忽略。通過平均努謝爾特?cái)?shù)的變化，再結(jié)合溫度場及流場的變化，確定了融化過程導(dǎo)熱-對流轉(zhuǎn)捩點(diǎn)的方法，并在此基礎(chǔ)上建立了融化全過程的導(dǎo)熱-自然對流耦合傳熱模型。
　　另外，通過分析單元底部較難融化的現(xiàn)象，將單元偏心設(shè)置，即研究偏心單元內(nèi)的融化過程中的傳熱特性，發(fā)現(xiàn)偏心單元比同心單元融化更快，單元內(nèi)溫度更低，平均對流傳熱系數(shù)更高，潛熱儲能效果更好，進(jìn)而

4、對不同偏心距離單元內(nèi)的融化過程進(jìn)行研究，通過融化速率、平均對流傳熱系數(shù)、吸收的熱量等指標(biāo)，得出較優(yōu)的偏心距離(特征尺寸為20mm的單元，其最優(yōu)偏心距離為7～8mm)，70℃和80℃的工況下得出的較優(yōu)偏心距離相同。
　　最后，根據(jù)上文的研究結(jié)果，聯(lián)系工程實(shí)際，對于有空間大小限制的換熱器或其他儲能單元，本文對在保證相同質(zhì)量的相變材料的前提下，減小環(huán)形單元的內(nèi)外徑，且同時設(shè)置偏心進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析不同優(yōu)化方案的優(yōu)勢與劣勢，根據(jù)實(shí)際需要，