外文翻譯(中文）--使用相變蓄熱器能源變化的研究第2部份數(shù)值模型

1、<p><b>　　中文8900字</b></p><p>　　附件1：外文資料翻譯譯文</p><p>　　使用相變蓄熱器能源變化的研究第2部份：數(shù)值模型</p><p>　　J.P. Bedecarrats *, J. Castaing-Lasvignottes, F. Strub, J.P. Dumas</p>&

2、lt;p>　　Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés, Université de Pau et des Pays de l’Adour, Avenue de l’Université, BP 1155, 64013 Pau cedex, France</p><p>　　摘要 該研究的目的是對存

3、在于裝滿蓄熱材料（PCM）的水箱中的能源儲存工業(yè)過程的數(shù)值型研究。在這種過程中會出現(xiàn)特殊現(xiàn)象，它與PCM結(jié)晶的延遲有關(guān)，被稱作過冷現(xiàn)象。該模型的提出使冷儲藏用流動的熱移動液體這一程序得到了詳細的分析。像入口溫度這樣的不同的參數(shù)對水箱產(chǎn)生的效果：當(dāng)水箱在垂直位置時，通過流率觀察。有可觀的在預(yù)測和實驗的價值之間的一致性研究已經(jīng)在第1部份說明。</p><p>　　關(guān)鍵詞 液固相變 過冷現(xiàn)象 吸熱模式 放熱模式 數(shù)值

4、模型</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　利用封裝相變材料（PCM）對制冷的熱能源的蓄能操作特性已經(jīng)進行了實驗研究[1]。在有限的熱溫差單位的設(shè)計工作中，需要詳細分析與PCM傳輸?shù)南嚓P(guān)的相變性能和傳熱性能。必須收集與它相關(guān)的因素的信息，如影響擴大到PCM的熱性能的熱量儲存和釋放過程，需要大量的PCM來存儲一定的熱量，并在額定時間內(nèi)執(zhí)行相變

5、過程。</p><p>　　而且，這些因素將由相變儲能模型來證明以便幫助確定安裝尺寸。</p><p>　　制定潛熱蓄熱行為的模型是復(fù)雜的[2]。其中存在有關(guān)固-液界面非線性運動的問題，由于熔體流動可能引起浮力的出現(xiàn)，在儲罐封裝之間的相變材料和傳熱流體的傳熱產(chǎn)生的共軛熱以及PCM熔化-凝固所引起的體積膨脹等問題。</p><p>　　要詳細模擬在這種復(fù)雜的PCM密封

6、囊中發(fā)生的傳熱及液體流動不僅是困難的，也是不切實際的。對于大小和設(shè)計安裝，利用更簡化和典型的模型來測定是顯而易見的。</p><p>　　出于這個原因以及對存儲應(yīng)用中的熱空氣冷卻和空氣加熱系統(tǒng)的數(shù)量日益增多，研究人員一直在鼓勵研究傳熱過程的凝固及涉及的PCM熔化。一些研究人員已經(jīng)對凍結(jié)和融化罩內(nèi)的理論進行了研究[3]。</p><p>　　該Zukowski的工作[4]的主要目的是，測定潛

7、熱儲能元件充放熱的特性來建立一個關(guān)于用密封石蠟填充的模塊的模型。一個潛在的熱能儲存原型裝置的吸熱和放熱特性，內(nèi)插樣條函數(shù)的三次方用于測定PCM的比熱，并作為它的溫度函數(shù)。</p><p>　　Wei 等人[5]利用小型PCM的快速放熱特性，在數(shù)值和試驗程度上研究了一種潛熱儲能系統(tǒng)。在實驗研究中，對在一個鍍金膜板封裝的蠟板的散熱效果初步儲</p><p>　　存罐的溫度，流速和流體入口溫度的

8、影響進行了研究。據(jù)數(shù)值分析，對四種不同的密封囊狀（球體，圓柱體，板，管），四種不同的密封囊的直徑（2，3，4和5mm），兩個不同的密封囊殼的厚度（0.2和0.4mm），和兩個不同的空隙率（0.25和0.5）進行了研究。可以得出一維儲罐熱流與水箱熱流傳遞的方向一致。一維相變模型用于模擬儲存器內(nèi)部的PCM的凝固過程。</p><p>　　Assis等人[6]用數(shù)值和實驗研究球面幾何（石蠟）相變材料的熔化過程。對于相變

9、內(nèi)的PCM，焓的空隙率發(fā)生變化。該模型考慮到的PCM數(shù)量的增加是由相變，熔體中的固相，及底層的液體流引起的。</p><p>　　Arkar和Medved[7]提出了一個圓柱形的存儲與封裝石蠟領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)值模式。他們納入了數(shù)值調(diào)整床模型明顯的熱容量，這與最小二乘適合從數(shù)碼相機的測量數(shù)據(jù)來確定一個多項式函數(shù)。</p><p>　　Felix等人[8]研究對填充床潛熱儲能與石蠟太陽能熱水

10、應(yīng)用蠟填充球粒組成的系統(tǒng)性能相變溫度范圍的影響。他們利用之間的傳熱流體和固定床能量平衡。熱傳導(dǎo)模型模擬PCM的相變過程。</p><p>　　所有這些研究都是用石蠟作為PCM的。一般來說，石蠟具有良好的存儲密度，凝固時很少或幾乎不產(chǎn)生過冷。過冷就是在固液平衡溫度以下時液體狀態(tài)依然存在。</p><p>　　利用水作為PCM對一個封裝的貯水箱的熱特性進行了實驗和理論上的研究。并對系統(tǒng)熱性能的

11、傳熱流體入口溫度和孔隙率的影響進行了分析。</p><p>　　Bilir和Ilken[9]通過使用控制容積焓法研究了密封的一個圓柱形/球形容器的PCM向內(nèi)凝固的問題。數(shù)值數(shù)據(jù)是利用相關(guān)的Stefan數(shù)，Biot數(shù)和過熱量綱參數(shù)方面的PCM總的凝固時間推導(dǎo)出來的關(guān)系。</p><p>　　Cheralathan等人[10]介紹了數(shù)值模擬與實驗封裝的冷儲熱系統(tǒng)的研究成果。存儲系統(tǒng)是在制冷循環(huán)

12、下一個圓柱形封裝在直徑48mm的以水作為相變材料的球形容器。數(shù)學(xué)公式通過在分別利于球形內(nèi)的PCM及熱流體的合適區(qū)域建立能量平衡。盡管這種簡化的瞬態(tài)一維模型已由實驗結(jié)果證實，但它沒有考慮過冷現(xiàn)象，而過冷現(xiàn)象在水中出現(xiàn)是必然的。</p><p>　　Ismail和Henriquez[11]提出了用于預(yù)測以水作為PCM的的圓柱儲能箱的熱性能的數(shù)值模型。該模型用于研究工作流體入口溫度的影響，在凝固過程中的工作液和直徑77

13、mm的球形密封囊材料的流量。這是假定流體的溫度均勻，與流層的平均溫度相等。并且在凝固過程中不考慮過冷，只用一維熱傳導(dǎo)。用有限差分近似和球形密封囊內(nèi)部的移動網(wǎng)格來求解微分方程。除過冷現(xiàn)象，實驗和數(shù)值預(yù)測似乎較好。</p><p>　　上述研究均未考慮過冷現(xiàn)象。根據(jù)水的壓力體積表，水的過冷溫度差約為10K。即使添加核催化劑可以減小差距，但仍無法消除過冷，所以考慮過冷十分必要[16]。事實上，由于過冷的影響，有必要降低

14、低于固液平衡溫度時開始結(jié)晶及材料潛熱釋放時的溫度。如果不發(fā)生結(jié)晶而且潛熱不會釋放，那么材料會只存儲顯熱。故在PCM的技術(shù)應(yīng)用上，過冷問題需慎重考慮。</p><p>　　本文詳解了數(shù)值模型，既考慮周圍傳熱流體因素，又考慮到相變材料內(nèi)包裝結(jié)節(jié)內(nèi)封裝的相變材料在充電模式中的過冷現(xiàn)象。</p><p>　　所提出的冷藏儲存過程在以前的文件[11,12,13]已經(jīng)詳盡描述。實驗車間的構(gòu)思允許修改對

15、儲存性能有影響的各種參數(shù)，比如：溫度，流體（乙二醇水溶液）流動傳熱率的各種參數(shù)，制冷和供熱的動力學(xué)參數(shù)，以及水箱的垂直或水平的位置。水箱是一個可用高度為1.42m，其直徑為0.95m的金屬圓柱體。所以，有用的體積為1，其中包含任意2500個球形密封膜。這種稱為結(jié)節(jié)的球形密封囊的外徑77mm，其中密封PCM?？紤]到密封囊的厚度，PCM的體積占水箱的體積的53%。</p><p>　　在每一個有用體積柱的底部均有擴散

16、器來支撐結(jié)節(jié)以及分散水箱中的冷流體。在吸熱模式中，冷液體流過水箱，同時PCM開始結(jié)晶。然而在放熱模式中，當(dāng)熱流體通過結(jié)節(jié)時，PCM會熔化，熱液體被冷卻到熔點溫度。</p><p>　　研究人員已經(jīng)意識到了一些模型要考慮到包裝的密封囊內(nèi)的過冷現(xiàn)象。還研究了熱流體對充滿密封囊[14,15]的水箱中的傳熱流體流量分布的影響。兩種存儲配置制定如下：垂直對流相變時自然對流和強制對流流線方向一致；水平對流時的自然對流相對強制

17、對流占優(yōu)勢。已經(jīng)測得進口冷卻的速度和溫度對冷儲性能的影響。已經(jīng)表明，只有在水箱達成的垂直位置時才可達到最佳操作條件。水平位置，由另一方向比強制對流自然對流的外觀具有更重要的充電時間，降低了流體之間的交流和密封的后果。</p><p>　　在目前的工作中，我們集中在燃料箱或垂直位置垂直流動的流體中的水箱。傳熱通過從底部水箱吸熱模式的上面，從頂部到的放熱模式下流體的流動。相反的垂直位置。[12,13]我們以前的模型，

18、所提出的版本，考慮到了所有細節(jié)的現(xiàn)象。</p><p>　　驗證后，通過比較試驗的實驗結(jié)果計算結(jié)果的模式，將用于研究各種參數(shù)的影響力，構(gòu)成了尺寸潛熱儲水箱的工具。</p><p>　　實驗數(shù)據(jù)，獲得了在先前的研究的良好的準確性[1]。流速測量2％的準確性。在時空的溫度測定時間演化與K型熱電偶（線直徑0.2mm的水箱內(nèi)不同的地方）。溫度測定為0.1K。</p><p>

19、;　　2 模型的吸熱模式和放熱模式</p><p>　　目前涉及的假定研究有：</p><p>　　水箱是絕緣的，吸熱模式由底部向頂部流動，放熱模式由頂部到底部流動。</p><p>　　水箱的流動是水平的且不可壓縮的。 </p><p>　　對傳熱溫度變化液體只是沿軸線方向，即作為托運實驗[1]的溫度與徑向位置無關(guān)。</p>

20、<p>　　傳熱流體中忽略熱傳導(dǎo)。</p><p>　　動能和勢能的變化可以忽略不計。</p><p>　　按照長度將水箱分為可控體積的幾部分。</p><p>　　結(jié)節(jié)看作熱交換器。能量交換量與存在于球形內(nèi)壁及流體間的溫差成正比。</p><p>　　在短暫的狀態(tài)下，熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）符合各水箱單元。該模型基于有限體積

21、方法制得。</p><p>　　2.1 充電過程模擬</p><p>　　2.1.1 模擬以及補充假定原則</p><p>　　正如圖1上的方案所示，網(wǎng)格劃分，得到了在M之間的部分風(fēng)口高度。M是選擇在每一層有一個結(jié)節(jié)數(shù)目的一個整數(shù)。如果這層被溫度和限制，我們考慮在中央的價值層中的溫度為/2。我們認為，傳熱流體從一個層遷移到下一個和從結(jié)節(jié)傳出的熱量。</p>

22、;<p>　　對于每個層，單位流體內(nèi)部能量變化的時間是底部和頂部的層與結(jié)節(jié)的能量通量交換的時間。因此：</p><p>　　（1） </p><p>　　其中是在層中液體所占體積，是液體的密度，是比熱，是流動的體積流程比率，是結(jié)節(jié)的熱交換量，N是在層中的結(jié)節(jié)數(shù)。</p><p>　　2.1.2 每個結(jié)節(jié)熱通量交換<

23、;/p><p>　　熱通量取決于PCM是否是完全液體，固體或完全的兩個狀態(tài)都存在。</p><p>　　據(jù)檢查[16,17]，在亞穩(wěn)態(tài)不平衡時，以聚乙烯圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的中心為中心開始結(jié)晶，成為固體（見圖2）。更多的是，人們發(fā)現(xiàn)結(jié)晶之前，PCM液體的溫度為，剛剛開始的結(jié)晶后，剩余的一部分液體上升至熔融溫度的恒定溫度。在瞬間結(jié)晶開始時，我們可以認為這是非常迅速（忽略時間），因此絕熱，并立即在結(jié)晶有

24、一個球形固體層的PCM，其內(nèi)徑為：</p><p><b>　　（2）</b></p><p>　　其中和是液體和固體PCM的密度，是液體PCM的比熱，是PCM的熔化潛熱，是結(jié)節(jié)的內(nèi)徑，（過冷度）</p><p>　　水的液相比相應(yīng)的固體更密集，因此PCM的容器必須大到足以容納一個階段的結(jié)晶的一部分變化周期[18]。聚乙烯信封略有彈性?？紤]到該

25、結(jié)節(jié)填寫不完整（占信封自由體積的96%），在充電模式的內(nèi)徑里得到假設(shè)，每個結(jié)節(jié)完全填補，寫成：，是一個結(jié)核填充系數(shù)，它們之間的PCM的數(shù)量和結(jié)節(jié)內(nèi)部體積比的定義。是結(jié)節(jié)的真實內(nèi)徑。</p><p><b>　　圖1 網(wǎng)孔的方案</b></p><p>　　圖2 小球結(jié)節(jié)內(nèi)的結(jié)晶</p><p>　　該交換通量測定與準穩(wěn)態(tài)近似完成?；疚锢淼?/p>

26、假設(shè)方法是相對潛熱來說忽略顯熱[19]。</p><p>　　我們認為節(jié)結(jié)是固體PCM的內(nèi)徑（見圖2），條件是：（h是內(nèi)結(jié)核PCM的溫度）：</p><p>　　其中 （3） </p><p><b>　　（4）</b></p><p>　　其中是固相的

27、熱傳導(dǎo)，是結(jié)核信封導(dǎo)熱系數(shù)，h是傳熱之間的信封和傳熱流體，是在信封外表面系數(shù)。</p><p>　　隨著準穩(wěn)態(tài)近似，我們發(fā)現(xiàn)溫度內(nèi)為固體的PCM結(jié)節(jié):</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　這里的接口條件的標準格式：</p><p><b>　?。?）</b></p&

28、gt;<p>　　由于準穩(wěn)態(tài)近似忽略了顯熱，所有的熱量必須用于驅(qū)動相變，因此我們預(yù)計，這種近似會高估實際的接口位置，低估實時凍結(jié)的完成需要。因此，我們決定在這個階段，重新計算總能量，通過考慮到與下列公式結(jié)核顯熱變化過程： </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　在之后有,使用。式(5)-(7)提高到，結(jié)晶完成，即</p&g

29、t;<p>　　為表達，結(jié)晶前的流量為；，結(jié)晶后的流量為，我們假設(shè)，在這兩種情況下液體的或固體的溫度均勻，這里的PCM，在內(nèi)部能量的變化等于通量，即是結(jié)節(jié)。因此，給出這些助焊劑關(guān)系： </p><p>　?。?）是結(jié)節(jié)內(nèi)PCM的體積，</p><p>　　其中 或 （9）</p><p>　　為消除模型的頂部和水箱的底部移動

30、覆蓋的存在，考慮到另外兩層沒有結(jié)節(jié)，而且有以下的額外層的計算公式： </p><p>　　其中 或 （10）</p><p>　　是（）的液體的體積，M是劃分液量之間的風(fēng)口高度層數(shù)。</p><p>　　2.1.3 測定結(jié)晶初始期</p><p>　　過冷液體結(jié)晶不規(guī)則特征的表示，即使考慮到這層的均勻溫度，結(jié)節(jié)可以存在不同的狀態(tài)（

31、非結(jié)晶，完全不同的部分結(jié)晶或根據(jù)其結(jié)晶度）。</p><p>　　因此，數(shù)值定義為每次行走，通過計算一方面，新的結(jié)晶數(shù)值和相應(yīng)的通量。另一方面，由于一些已結(jié)晶結(jié)節(jié)，考慮到每個結(jié)節(jié)的實際價值，或結(jié)節(jié)仍完全是液體或固體中的通量。</p><p>　　依照成核法律[20]成比例，單位時間結(jié)晶的可能性和對數(shù)值剩余結(jié)節(jié)的解凍。因此，在審議時以下簡稱，為新的結(jié)晶代號：</p><p

32、><b>　?。?1） </b></p><p>　　其中N是結(jié)核總數(shù)層，是已經(jīng)開始結(jié)晶的結(jié)節(jié)。</p><p>　　對于這些小節(jié)結(jié)晶的可能性單位時間 (稱為核率）先前已經(jīng)被決定[13]在圖3上指出。正如預(yù)測的核理論的這一功能，到那一點的溫度急劇增加之后然后幾乎為零。</p><p>　　是一個整數(shù)。這就是為什么實際價值的給出的理由如下：

33、我們以最大的整數(shù)值小于計算的（可以是零），如果X是理論計算值之間的最大的整數(shù)，那就可以在1 / X處加一個結(jié)晶的補充。對于考慮到這種可能性，我們做出了一些不穩(wěn)定的包括0和1之間在內(nèi)的繪圖。如果這個數(shù)字是介于0和X之間，我們有一個結(jié)晶的補充。當(dāng)很小時即當(dāng)仍是非常小的，或者如果是很小的時候此過程是必要的。</p><p>　　2.1.4 計算結(jié)果</p><p>　　對于數(shù)值計算，已向生產(chǎn)商

34、提供了上一節(jié)所描述的過程，即申請PCM和聚乙烯的熱特性信封的過程。</p><p><b>　　溫度（℃）</b></p><p>　　圖3 成核率與溫度的關(guān)系（=0℃）</p><p>　　比, 是格拉斯霍夫數(shù)與雷諾數(shù)的平方的比值，因此可以比較自然對流與強制對流的對比。就現(xiàn)在而言》1, 然后在狀態(tài)－變化期間處理[21] 自然對流應(yīng)用比較廣泛

35、。在冷卻期間或熱化固體或液體PCM，和加熱相結(jié)合的自然和強制對流存在。</p><p>　　我們可以肯定傳熱流體和結(jié)節(jié)或熔融結(jié)晶過程中的交流應(yīng)該主要由自然對流進行。此外，由于水箱流體存在循環(huán)方向（從底部的吸熱模式到頂部，從頂部到的放熱模式到底部），自然對流的原因在同一方向的地方運動比異向的傳熱流體運動更為強烈。</p><p>　　下列等式被用來確定傳熱系數(shù)的值h。</p>

36、<p>　　對于在強制對流表達包括雷諾數(shù)Re和形式的普朗特數(shù)： </p><p><b>　?。?2）</b></p><p>　　其中D是結(jié)節(jié)的外直徑，在本文的設(shè)計情況下系數(shù)為1。</p><p>　　雷諾數(shù)Re是利用液體的表面進入速度計算的。</p><p>　　對于自由對流，Churchill相關(guān)[22]

37、的方法有： </p><p><b>　?。?3）</b></p><p>　　其中Ra 是瑞利數(shù)。</p><p>　　成核率已經(jīng)被初步試驗確定（圖3)[13]。</p><p>　　在圖4上，可以知道給溫度相對時間在相同的點和實驗者在研究中相同的情況下的計算的結(jié)果近似（最后一個入口溫度＝-6.1℃而且)。很明顯，在這

38、個數(shù)字之間的實驗和理論曲線的形狀定義是正確的，但沒有真正完善?？梢栽O(shè)想，實驗結(jié)果是由熱空氣影響的（罐的絕緣不是真正完美的）。在水箱熱平衡的實驗研究[1]中，一些熱量吸收的存在已經(jīng)得到證明。</p><p><b>　　時間（h）</b></p><p>　　圖4 流量與溫度時間的關(guān)系</p><p>　　該模型的優(yōu)點是它允許存儲的總計算潛在能

39、源和結(jié)核的結(jié)晶已經(jīng)開始或在完全相反的結(jié)晶結(jié)節(jié)總數(shù)，總數(shù)與時間。在圖5上，可以看到這些值。已經(jīng)添加了相應(yīng)的計算出口溫度曲線。這些曲線表明，儲能完全實現(xiàn)時，出口溫度到達入口溫度值，而結(jié)核一開始時，占前兩個能源貯存期的三分之一的結(jié)晶。</p><p>　　此外，該模型允許做直方圖（圖6）來提供溫度和結(jié)晶在這些溫度時的數(shù)目。過冷的中值，定義是溫度的T結(jié)晶，在這情況-2.8℃和標準的偏離將近0.5℃。第一個結(jié)節(jié)開始結(jié)晶在-

40、1.8℃，最后者在-4.8℃。 這些溫度能在實驗中被測定。通過這樣來查證結(jié)晶的可能性的有效性。而且，從80%的結(jié)節(jié)統(tǒng)計上來看，結(jié)晶在之間-2.2℃和-3.3℃。</p><p>　　在圖7上，確認了最后入口溫度對流速的影響。在圖8上,同樣的最終入口溫度對流速的影響。在能源貯存期下降時，最后入口溫度降低或流量增加。</p><p><b>　　時間（h）</b><

41、/p><p>　　圖5 插入物和出口溫度：（a）已經(jīng)開始結(jié)晶的小節(jié)的百分比，（b）完全結(jié)晶小節(jié)的百分比（c）儲存潛伏性能源的百分比</p><p><b>　　溫度（℃）</b></p><p>　　圖6 結(jié)晶的溫度和數(shù)字關(guān)系柱狀圖（＝-6.1℃和)</p><p>　　該模型允許模擬的制冷能力和流量比測試工廠認可的較高

42、一些。因此，我們呈現(xiàn)進化吸熱模態(tài)對最后一個入口溫度的流率（圖9和10)。表現(xiàn)期間在入口溫度到達0℃和90%的潛熱被儲存的片刻。我們固定的，所有這些計算的，容器的開始溫度6℃和冷卻比率-4℃/h。</p><p><b>　　時間（h）</b></p><p>　　圖7 流量與溫度時間的關(guān)系</p><p><b>　　時間（h）&l

43、t;/b></p><p>　　圖8 流量與溫度時間的關(guān)系</p><p>　　在工業(yè)條件下，充電模式必須注意給定的時間。這些結(jié)果表明了該流量的影響率和對最后入口溫度過程的持續(xù)時間。該充電模式的持續(xù)時間減少，在最后進氣溫度降低，而流量增加。因此，要在指定的時間內(nèi)完成充電模式，我們可以選擇適當(dāng)?shù)牧髁浚罱K進口溫度。在使用等值線圖（圖11）與前面的結(jié)果來確定適合組合的最好圖形。<

44、/p><p><b>　　流量（m/h）</b></p><p>　　圖9 溫度與和流量的關(guān)系</p><p>　　最后的入口溫度（℃）</p><p>　　圖10 流量與和最后入口溫度的關(guān)系</p><p>　　最后的入口溫度（℃）</p><p>　　圖11 的等高線

45、圖</p><p>　　2.2 放熱模式的模型</p><p>　　該模型的原則與一般的吸熱模式相同。做的一些主要假設(shè)是相似的。當(dāng)然，還有反向的現(xiàn)象。正在融化情況下根本沒有轉(zhuǎn)型延遲。真正的區(qū)別在于，每一層溫度均勻，所有層的結(jié)節(jié)達到熔化溫度的同時發(fā)生相變。因此，對每一層液體內(nèi)部能量的變化可以寫成：</p><p><b>　　（14） </b>&

46、lt;/p><p>　　其中是在結(jié)核的結(jié)節(jié)數(shù)層N中交換的流量。</p><p>　　2.2.1 每個結(jié)節(jié)的熱交換通量</p><p>　　很明顯，當(dāng)進程啟動時，同樣在整個結(jié)核圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面會發(fā)生熔化，但只要是有大量的水，浮力的力量，由于固體和液體之間的相密度差，導(dǎo)致冰和水浮動范圍被吸引到結(jié)節(jié)內(nèi)（冰原的底部比液態(tài)水密度較低）。據(jù)相關(guān)信息顯示，必須考慮在熔化的內(nèi)部對流。在

47、自然對流中液相的存在要考慮使用等效液相的熱傳導(dǎo)性。熔化過程中的熱傳導(dǎo)要從實驗結(jié)果中得出。因此，熔化過程的分析為一個純粹的熱傳導(dǎo)問題。的值計為。</p><p>　　熔化球?qū)ΨQ假設(shè)，而吸熱模式要做相同的假設(shè)，我們假設(shè)熔化過程為開始對聚乙烯維護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和溶化后的固體到達該中心。即為=0℃的熔化溫度。</p><p>　　該交換通量是考慮準穩(wěn)態(tài)的近似值。由于在充電模式下，重新計算的總能量，考慮

48、到合理的PCM熔化熱。</p><p>　　熔化前或熔化后實現(xiàn)的測定，如在充電模式下，要考慮固體或液體的均一溫度的情況。</p><p>　　在可移動范圍的存在也要考慮到。</p><p>　　2.2.2 計算的結(jié)果</p><p>　　在圖12上，可以看到與在同一時間點，并在相同條件下（最后一個入口溫度＝5.0℃而且＝ 1.1) 給與的實驗

49、研究溫度計算結(jié)果?？梢缘贸鲋g的實驗和理論曲線吻合。之間的比較實驗和仿真表明，數(shù)據(jù)的完美重合的實現(xiàn)考慮在同等效電導(dǎo)率使用熔化的液體中的PCM的自然對流。在一個領(lǐng)域的熔化過程，傳導(dǎo)是確定的，但增加的自然對流這一進程。有效利用導(dǎo)熱系數(shù)大大簡化了放電過程熔化傳熱的分析。</p><p>　　該模型的優(yōu)點是它允許計算隨時間總潛在的能源和排放，其已開始融化或在對面的完全融化結(jié)節(jié)總數(shù)而變。在圖13上，可以看到這些值。已經(jīng)添加

50、了相應(yīng)的計算出口溫度曲線。這些曲線表明，放熱模式完全實現(xiàn)時，出口溫度達到了入口溫度值。</p><p>　　在圖14上，確認了最后入口溫度和流量圖的影響。圖15上影響最后的溫度相同的流量。在出口的能源持續(xù)下降，在最后一個入口溫度升高或流量增加。我們可以看到與實驗結(jié)果吻合的良好示范。該模型允許模擬比對測試，即不同條件下的一些測試。所以，目前對與演化的最后入口溫度和流量關(guān)系（圖16和17）。代表之間的時刻，入口溫度達

51、到0℃和90％的潛熱非儲存時間。</p><p><b>　　時間（h）</b></p><p>　　圖12 模型和實驗與溫度時間的關(guān)系</p><p>　　注意到，在整個流量速率超過2.5增加不會導(dǎo)致在放電模式下的持續(xù)時間大幅減少。這是沒有用的，快速檢索的存儲能量，有更高的流量。有趣的是，它優(yōu)化，以減少系統(tǒng)的水頭損失和增加之間的傳熱流體和結(jié)

52、節(jié)交換效率。減少系統(tǒng)的損失而且增加結(jié)節(jié)之間熱效率的交換轉(zhuǎn)移液體。</p><p>　　在使用的等值線圖（圖18）與先前的結(jié)果得出可證，以確定圖形流量，最終進口溫度允許實現(xiàn)在某一時間的放熱模式。</p><p><b>　　時間（h）</b></p><p>　　圖13 插口溫度：（a）小節(jié)已經(jīng)開始融化的百分比 (b）小節(jié)內(nèi)完全融化的百分比

53、（c）放電的潛伏性的能源百分比</p><p><b>　　時間（h）</b></p><p>　　圖14 流量隨時間溫度變化關(guān)系</p><p><b>　　時間（h）</b></p><p>　　圖15 流量隨時間溫度變化關(guān)系</p><p>　　圖16 與流量的關(guān)

54、系</p><p>　　最后入口溫度（°C）</p><p>　　圖17 流量與和最后入口溫度的關(guān)系 </p><p>　　最后入口溫度（°C）</p><p>　　圖18 流量與最后入口溫度的關(guān)系</p><p><b>　　時間（h）</b></p><

55、;p>　　圖19 水箱的插口溫度的進化在解除期間模態(tài)與強加暖氣力量</p><p>　　在圖19上，可以看到給進，出口溫度隨時間變化時，供熱能力施加的放熱過程計算的結(jié)果?？梢缘弥g的實驗和理論曲線吻合。</p><p>　　2.3 不完全放熱模式的情形</p><p>　　當(dāng)放熱模式不完整時，有些顆粒晶體留在一些結(jié)節(jié)內(nèi)，取消吸熱模式后，這些結(jié)節(jié)過冷。對于

56、那些完全放熱模式的熔化結(jié)節(jié)，存在的冷在以后的吸熱模式。因此，吸熱模式是一些結(jié)節(jié)結(jié)晶的結(jié)果，即目前的過冷和非過冷[23]。</p><p>　　對于沒有完全熔化的結(jié)節(jié)，我們假設(shè)其余晶體未在時增長到中心被發(fā)現(xiàn)對結(jié)核信封。很明顯，這個假設(shè)是不實際的結(jié)晶過程。一些觀察表明，晶體再結(jié)晶啟動附近剩余的晶體密封。但這個假設(shè)簡化了模型，并得出與實驗和數(shù)值曲線吻合。</p><p>　　在圖20上，可以看到

57、給予與在同一時間點的實驗研究溫度計算結(jié)果，并在相同條件下（的放熱模式及的吸熱模式）可以看到之間的實驗和理論曲線吻合。實線是代表在沒有完全融化結(jié)核，并且沒有在吸熱模式下過冷。在某些情況下結(jié)核已完全融化（虛線），計算的結(jié)果只是定性的。我們認為該模型是沒有問題的，但似乎溫度和時間上的結(jié)核對熔化狀態(tài)的保持有過冷的影響。</p><p>　　同樣的方法觀察到的幾個類似實驗，特別是在參考關(guān)于水和鹽溶液[24]。</p&

58、gt;<p>　　2．4 另一個模擬試驗設(shè)施</p><p>　　對化驗設(shè)備，實驗結(jié)果證實了該模型的精確度非常好。</p><p>　　Cristopia公司有一個系統(tǒng)試驗設(shè)施在進行規(guī)?？s小的模擬實驗，測定任何存儲裝置的實際性能。試驗設(shè)施是由一個固定部分（測量，記錄和模擬設(shè)備）和移動部分（生產(chǎn)和儲存）組成。測量，記錄和模擬系統(tǒng)允許在吸放熱模式下進行，以對水箱的性能特點進行分

59、析。這一設(shè)施也是對真正設(shè)施的模擬。所有的參數(shù)是可變的（流動，直方圖，溫度，儲存量）。因此，我們可以復(fù)制在任何配置的關(guān)系的規(guī)模，并模擬一個真正的安裝行為。</p><p>　　有趣的是，對觀察到的模式提供良好的效果時，要模擬運行此測試設(shè)施。一個測試的例子，提出以下的存儲量為1.5。一個電加熱器，與一個由可編程控制的控制器，總?cè)萘?kW的加熱器組成的，我們可以模擬任何介于0和24kW的能力直方圖。</p>

60、<p>　　這是一個真正的空中仿真裝置，例如空調(diào)。空氣調(diào)節(jié)期是9a.m.至6p.m.。貯存期為6p.m.至9a.m.。我們目前唯一的入口及出口溫度儲罐。該模型的結(jié)果由圖21顯示。</p><p>　　期間空調(diào)存儲入口溫度（9a.m.至6p.m.）等于安裝的回溫。貯存出口溫度在這一演變中0°C高原條件下由-7°C升至5°C。在6p.m.空調(diào)循環(huán)停止和存儲周期開始。貯存進，

61、出口溫度下降很快，直至到達高原相應(yīng)的潛在能量。當(dāng)時的氣溫迅速下降，表明存儲結(jié)束。突如其來的高原，在吸熱階段，清楚地表明，潛在的存儲階段已經(jīng)開始。</p><p>　　仿真結(jié)果促進了上漿和優(yōu)化的過程。</p><p><b>　　3 結(jié)論</b></p><p>　　在此，我們提出了全面的測試裝置，該裝置含相變材料球形結(jié)核填補了水箱行為的數(shù)值研

62、究文件的液體時，液體流經(jīng)的潛熱儲存的目的。該研究的目的是確定各種參數(shù)對吸放熱模式的影響。</p><p>　　圖20 模型和實驗之間流量和溫度時間的關(guān)系（流量是</p><p>　　放熱模態(tài)和為吸熱模態(tài)）</p><p>　　該模型允許找到作為與實驗獲得的相同傾向。在吸熱模式（冷卻過程）中，我們觀察的PCM需要在以外的熔融溫度值降低了穩(wěn)定的出口溫度冷。模擬可以顯示

63、最后入口溫度的影響以及對進口流量為完整的存儲時間。吸熱模式時，進口流量提升或當(dāng)最終溫度降低。在放熱模式（加熱過程），可以看到從或多或少明顯在最后入口溫度的價值和功能的流量出口溫度穩(wěn)定。在放熱模式時，持續(xù)時間增加進氣流量減少或當(dāng)最終的溫度下降。</p><p>　　當(dāng)吸熱模式跟隨一個不完整的放熱模式時，吸熱模式是一些密封囊結(jié)晶結(jié)果，目前的過冷和非過冷。結(jié)果是，吸熱模式是在較高溫度下作出的，持續(xù)時間相對較短。另外，我

64、們建議使罐的容積略大些。</p><p>　　考慮到簡化的模型作為交換結(jié)核已經(jīng)證實了實驗結(jié)果，并作進一步調(diào)查，有益規(guī)模和優(yōu)化的過程。</p><p><b>　　時間（h）</b></p><p>　　圖21 模型和實驗中溫度時間的關(guān)系</p><p><b>　　鳴謝</b></p>

65、<p>　　這項工作是由法國的CRISTOPIA能源系統(tǒng)公司Electricite，Conseil Régional d’Aquitaine和Agence de l’Environnement et de le Maîtrise de l’Energie。感謝Dr. B. Falcon的寶貴援助。</p><p><b>　　參考文獻（見原文）</b><