基于修正显热容法对相变储热系统蓄热行为的仿真分析

相变换热储能技术因其储热密度大、温度稳定等优点被作为调节能源供需强度、提高能源利用率的主要技术手段。本文以石蜡作为相变材料,以脲醛树脂作为囊壁材料设计了三种不同直径相变胶囊等距布置的板囊结合的相变蓄热单元物理模型。为考虑相变材料物性参数变化的影响,采用函数近似对显热容法进行修正,对相变储热系统在内部自然对流和换热流体流动双重影响下的相变蓄热过程进行了模拟计算,在此基础上分析了相变胶囊直径对储热系统蓄热过程的影响,讨论了相变胶囊内液相率、平均温度、储热系统热通量随时间的变化规律。结果表明:相变胶囊直径是储热系统蓄热性能的关键影响因素,相变胶囊内自然对流作用对储热系统蓄热过程的促进效应随着胶囊直径的增加而提升,储热系统的相变时间和蓄热时间均随相变胶囊直径的增加而延长;熔化过程中,直径较大的相变胶囊具有更高的有效导热系数并随熔化时间逐渐降低至定值,相变材料热通量随时间波动变化后降低至定值。