树形管道与金属通道在石蜡相变蓄热优化中的应用

为优化石蜡的蓄/放热速率等相变换热性能,设计具有多尺度结构的树形换热管,在降低流动阻力的同时提高石蜡内部温度的均匀性,通过实验研究树形换热管的入口水温和体积流量对石蜡蓄热性能的影响。通过在石蜡中埋置铜管/柱和不锈钢管/柱等高导热的金属通道,进一步增大有效传热,提高石蜡的蓄热性能。研究结果表明:石蜡的蓄热有效度与树形换热管的入口水温和体积流量成正相关,温度分布均匀度随傅里叶数的增加而逐渐降低并趋于平稳;在纯石蜡中埋置金属通道能有效改善石蜡的蓄热性能,在实验中埋置直径为16 mm的实心铜柱效果最明显,可使石蜡的蓄热有效度比纯石蜡提高23.0%,且内部温度分布也比纯石蜡更均匀。

结构参数对管壳式相变储热单元熔化过程性能提升的影响

针对常规管壳式相变储热单元中热源管道与相变材料之间传热性能差的问题,以竖直放置圆柱形单内管管壳式相变储热单元内部熔化过程中相界面形状为依据,对管壳式相变储热单元结构进行改进,采用数值模拟对基准管壳式相变储热单元和优化结构单元中相变材料带自然对流的熔化过程进行研究,讨论相界面、温度场和速度场的演化过程,比较不同结构单元中平均液相分数和平均速度随时间的变化趋势,分析表征储热单元传热性能的相变材料完全熔化时间。研究结果表明:优化的管壳式相变储热单元外壳形状可增强自然对流作用,提高储热单元的传热性能,加快相变材料的熔化速率;与基准结构中的相变材料熔化时间相比,其完全熔化时间缩短13.6%~38.9%。

7075铝合金的梯度时效及其温度场模拟

设计一种梯度时效方法及装置,采用不同的时效工艺参数,对7075铝合金棒材进行梯度时效处理,测试合金棒材沿轴向的温度以及抗拉强度与伸长率,通过FLUENT软件模拟,获得梯度时效温度场并建立等温云图和抗拉强度云图。结果表明:7075铝合金棒材梯度时效处理时,其温度沿轴向的分布近似于一维稳态分布;当时效温度从66℃升高到121℃时,合金的抗拉强度从517 MPa提高至599 MPa,伸长率从12%降低至8%。FLUENT模拟不同时效工艺参数下7075铝合金的温度场分布,模拟温度与实测温度的误差ε(K)<2%,等温云图和抗拉强度云图与实验结果误差较小,可为梯度时效传热参数的选择提供有力的依据。