壳管式相变蓄热器传热效率研究

设计了一套定量测试不同工况下壳管式相变蓄热器传热效率装置。采用壳管式相变储热,石蜡填充入壳管间,管内通入冷、热载流体,模拟吸热放热过程。测试发现：相同入口条件下,单位时间传热量随入口水温增加呈线性增加;管内载流体流量加大有助于提高传热水平,15~60 L/h流量内单位时间传热量增速随流量增加放缓;不同材质传热管单位时间传热量变化并不明显,表明管道热阻在相变蓄热器总热阻中所占份额较小;相同工况下的蓄热过程,热载流体由下向上流动传热形式明显优于由上向下管排形式;尝试在封装相变材料中添加金属网状结构,强化相变材料内部热传导速率,对比发现相同工况下相变材料中添加金属网状结构,可提高10%~15%左右传热量。

高温熔盐热物性的动态测定与误差修正方法

针对目前高温熔盐相变蓄热材料热物性参数测定方法的不足,在借鉴Stefan模型和Lamvik模型的基础上,利用相变材料相变时相界面移动速率与液固相热物性参数之间的关系,设计了一套高温熔盐熔点附近热物性的动态测定装置,并提出了一种基于数值模拟的测定误差修正方法。利用该装置对已知热物性的熔盐硝酸钠、硝酸钾及溴化锌进行了动态实验测定,并利用数值模拟对测定结果进行了修正。修正后的结果和参考值之间的误差比修正前要显著减小,硝酸钠和硝酸钾的热导率、热扩散率误差均小于5%。表明该修正方法可以有效地降低测定过程中由于非一维导热、边界条件不稳定所造成的测定误差,将动态测定与该修正方法结合起来能提高测试精度,为其他熔盐热物性的深入研究提供了基础数据和理论依据。

动态法测量熔点附近热导率

相界面移动测量法,是动态测量熔盐热导率的一种方法。它是利用一维条件下相界面移动速率与热导率的代数关系,通过测量相界面移动速率来定量计算热导率。该方法要求实验平台满足一维导热及平板温度突然升高等物理条件,故合理设计优化加热装置成为减小实验误差的重要手段。采用电感加热,满足实验对加热装置高热流密度、快速控温的热环境要求。陶瓷圆管作为相变室,中部使用填充绝热棉及温度补偿方式尽量减小径向散热;上下部使用自制电感加热器包裹高温钢,提供两端面温差及温度突变。利用该装置,对溴化锌熔点附近热导率进行测试,并结合数值模拟减小测试误差。