板翅式热泵相变储热器的实验研究

以相变材料(PCM)和高效换热器为基础,对板翅式换热器用作热泵相变储热器进行实验研究。探讨板翅式热泵相变储热器中板式换热器与储能材料界面的温度变化、不同水流量下出口水温及出水量。结果显示:处于同一横截面不同板侧上的热电偶所测温度差别较小,温度测量曲线存在较平缓的一段;水温降相同时,水流量越大,放热持续时间越短;当出口水温为40℃时,水流量应采用300kg/h。

管壳式相变储热器性能快速预测研究

为了构建一种具有普适性的完全熔化时间预测公式,引入一种无量纲储热时间的概念,定义为实际储热时间与基准储热时间的比值。基准储热时间通过静态近似法获得,可以基本反映完全熔化时间与其影响参数的非线性关系,有效降低了无量纲储热时间拟合关联式的非线性度,并扩大了其适用范围。针对套管式固液相变储热器,通过数值模拟方法分析了Stefan数、无量纲长度以及外内径比率三个参数对无量纲储热时间的影响规律,并拟合了关联式。结果显示,所构建的经验关联式具有较好的应用范围和预测准确度;在考虑的参数范围内,快速预测结果的误差可以控制在10%以内。所提出的无量纲储热时间及其关联式构建方法可推广应用于其他固液相变储热器。

基于内管移动的卧式管壳式相变储热器储热性能优化研究

相变储热技术能够实现对固态储放氢过程热量的回收和供给,实现固态储氢罐内的自热平衡,提高储放氢性能。研究针对卧式管壳式相变储热器,提出了一种新型的内管偏心放置绕中心轴线旋转的运动方式,采用Fluent数值模拟软件,基于动网格技术编写了用户自定义函数UDF,重点研究了内管偏心距离与旋转速度对储热性能的影响。结果表明:与传统中心内管静止布置相比,偏心内管的旋转运动能够显著提高储热性能,当偏心距离为9 mm,旋转速度为0.10 r/min时,储热时间达到最小值,储热时间减少了92.16%,时间平均储热速率是内管静止布置的11.51倍;当偏心距离为9 mm,旋转速度由0.30 r/min减少至0.10 r/min时,储热时间减少了13.57%;当旋转速度为0.10 r/min,偏心距离由3 mm增至9 mm时,储热时间减少了70.48%。该研究结果可为卧式管壳式相变储热器在储氢领域的性能优化研究提供新思路。

复合热边界下航空电子相变储热器冷却特性研究

建立了实际工作环境中航空电子设备相变储热器单元的二维模型,综合考虑了自然散热和热辐射的复合热边界对相变储热冷却能力的影响。在航空电子模块的三种典型功耗下,分析了相变储热单元底面温度上升至设定的目标温度的时间,以及在此时间段内自然散热、热辐射、相变储热和显热储热的热流密度占输入功耗的瞬时比率和时均比率的变化规律。研究结果表明:随着输入功耗下降,相变储热单元底面温度上升至设定的目标温度的时间快速增长,自然散热和热辐射的占比加速上升,同时相变储热占比下降。在该时间段内,自然散热和热辐射的热流密度可近似认为随时间线性增长。以上结论可为设计航空电子模块相变储热器提供有益的指导。

相变储热/辐射器式热沉的传热特性研究

对一种用于舱外活动的相变储热 /辐射器式热沉进行了实验研究和数值模拟 .设计了相变储热器的实验件和实验方案 ,进行了储热器的冷却实验 .建立了具有导热与对流换热耦合边界的相变储热器数学模型 ,模型中考虑了自然对流及空穴的影响 .编制了相变储热器的性能分析计算程序 .通过实验值与计算值的比较分析 ,验证了程序的可靠性 .该模型及计算程序为相变储热器的设计和优化提供了有利的分析工具 .

基于相变储热的太阳能多模式采暖系统及应用

为克服太阳能间断性和不稳定性的缺点进而实现太阳能集热与采暖的能量供需调节和全天候连续供热,提出了基于相变储热的太阳能多模式采暖方法(太阳能集热直接采暖、太阳能集热采暖+相变储热、太阳能相变储热采暖),并在西藏林芝市某建筑搭建了太阳能与相变储热相结合的采暖系统,该系统可根据太阳能集热温度和外界供热需求实现太阳能多模式采暖的自动控制和自动运行。实验研究表明:在西藏地区采用真空管太阳能集热器可以和中低温相变储热器很好地结合,白天储热器在储热过程中平均储热功率为10.63 kW,储热量达到92.67 kW·h,相变平台明显;晚上储热器在放热过程中供热量达85.23 kW·h,放热功率和放热温度平稳,储放热效率达92%,其储热密度是传统水箱的3.6倍,可连续供热时间长达10 h,从而实现了基于相变储热的太阳能全天候连续供热,相关研究结果对我国西藏地区实施太阳能采暖具有一定的指导作用。

Three-Dimensional Heat Transfer Analysis for A Thermal Energy Storage Canister

High temperature latent thermal storage is one of the critical techniques for a solar dynamic power system. This paper presents results from heat transfer analysis of a phase change salt containment canister A three-dimensional analysis program is developed to model heat transfer in a PCM canister. Analysis include effects of asymmetric circumference heat flux, conduction in canister walls, liquid PCM and solid PCM, void volume change and void location, and conduction and radiation across PCM vapor void. The PCM phase change process is modeled using the enthalpy method and the simulation results are compared with those of other two- dimensional investigations. It’s shown that there are large difference with two-dimensional analysis, therefore the three-dimensional model is necessary for system design of high temperature latent thermal storage.