基于S-CO_(2)的强化壳管式蓄热单元传热性能优化

为了了解壳管式蓄热单元的传热性能,提出了一种强化壳管式蓄热单元传热性能的优化方法。对不同的换热流体(HTF)进行优质选择,并基于回归正交试验对相变蓄热单元结构参数进行优化。结果表明:回归方程满足试验的显著性和失拟性检验,验证结果与计算结果的相对误差在1%以内;采用800℃、20 MPa的超临界二氧化碳(S-CO_(2))和管径比为0.666 3的组合形式最优;优化后的蓄热单元获得的最高储热量为2 674.52 kJ,比优化前增加约39.5%,传热速率范围从1.76 kW降到0.007 kW。

圆柱形相变蓄热单元性能的理论与数值研究

对以石蜡为相变材料的圆柱形蓄热单元进行三维计算流体力学仿真并进行验证,研究蓄热单元的高度和内外半径尺寸对蓄热时间影响变化规律的同时提出理论计算方法,结果表明计算结果与模拟吻合较好,计算误差随蓄热时间增加而增大,当蓄热时间在104s以内时误差小于6%,可满足工程需要,为相变蓄热器的设计与开发奠定理论基础。

圆柱形壳管式相变蓄热单元的蓄热特性研究

首先提出适合该系统的圆柱形壳管式相变材料(Phase Change Material,PCM)蓄热单元的结构形式;然后基于焓法建立了蓄热单元的数学模型,并利用文献结果对其进行了验证;以CaCl_2·6H_2O为相变材料.研究了蓄热单元的蓄热特性以及换热流体温度的变化规律,结果表明流体温度与流速都是影响其蓄热特性的重要因素,为季节性相变蓄能装置开发奠定了理论基础。

同心套管双程流相变蓄热单元蓄放热特性研究

采用JDJN-60型相变材料,设计并制作了同心套管双程流相变蓄热单元,利用试验手段对蓄热单元在不同工况下的蓄放热性能进行了研究,分析了传热流体进口温度和流量变化对蓄放热过程的影响。研究结果表明:随着传热流体进口温度的提高,蓄热时间不断减少,但流量增加对蓄热过程影响不大。初步掌握了蓄热单元的蓄放热特性,为其工程应用提供参考依据。

太阳能热发电用双层壁蓄热单元数值模拟

利用FLUENT软件中的凝固/熔化模型,对采用双层壁圆筒内填充相变材料(PCM)蓄热的太阳能热发电高温相变蓄热单元的蓄热过程进行了数值模拟研究,在保证蓄热量的前提下,得到了在第3类边界条件下不同管径蓄热单元内相变材料熔化过程中温度和液相率曲线及液相率的分布云图,并对结果进行了分析,掌握了太阳能热发电高温相变蓄热单元相变过程的规律,为太阳能热发电高温相变蓄热器的优化设计提供了重要参考价值和理论依据。

太阳能蓄热单元蓄热过程的数值模拟与优化

基于均匀设计方法设计了6个太阳能蓄热装置,将石蜡RT110作为相变材料封装于带内翅片的圆柱管蓄热单元内,建立蓄热单元模型并对其蓄热特性进行研究.结果表明:蓄热单元结构及尺寸对相变材料的蓄热速率有较大影响,并且较小的蓄热单元内径、较多的翅片和较大的翅片高度可以显著增加蓄热量;蓄热单元各因素的二阶交互作用对蓄热单元蓄热能力的影响也很大,其中翅片厚度与翅片个数、圆柱内径协同影响蓄热单元的蓄热能力.

相变蓄热单元的研究进展

相变材料具有储热量大、温度恒定及热量可控释放等优点,在热量储存领域有着广阔的应用前景.本文介绍了相变蓄热材料的研究概况以及相变蓄热单元的封装方式及结构.指出研制开发质量轻、效率高、寿命长、可靠性高的相变蓄热单元是相变蓄热技术的发展方向.

太阳能发电热管吸热器相变蓄热单元性能分析

基于微重力条件下的导热控制微分方程,采用焓法建立热管吸热器相变蓄热单元计算模型,对微重力条件下热管吸热器蓄热容器的相变传热过程进行了模拟计算,分析了空穴率对蓄热容器内部的温度场和热性能的影响。结果表明:经与美国国家航空航天局(NASA)方案进行比较,所建立的计算模型合理、准确,能够较好地模拟热管吸热器蓄热单元蓄、放热过程;热管吸热器壁温与相变蓄热容器温度非常接近,包含着相变材料的整个热管起着均匀热负荷的作用,与基本型吸热器相比热管吸热器相变材料熔化率大幅提高,相变材料利用率较高;随着空穴率的增大,相变材料利用率降低,相变材料容器的蓄热能力降低,同时相变蓄热容器内温度梯度增大,可能导致该处热应力过大,从而降低其使用寿命。

矩形蓄热单元内石蜡熔化传热特性的数值模拟与实验研究

提高传热速率和传热均匀性是强化相变材料传热性能的途径。文章研究了在一个最基本的矩形蓄热单元内,以石蜡为相变材料的传热特性。采用数值模拟结合可视化实验的研究方法,研究了固体材料与侧壁面间的流体通道和固体材料底部的特殊形状。研究结果表明,正是由于传热不均匀而导致系统内的形态不均匀,尤其在系统的下半部分,固体材料底部的形态持续发生变化。通过监测典型位置的温度变化,分析石蜡熔化过程中典型时间节点的熔化传热特性,可知系统的下半部分传热速率低,尤其是系统左下方还存在温度波动。文章的研究结果可为制定改善相变传热措施提供依据。

多层套筒蓄热单元结构的蓄热特性

为了改善相变材料导热系数低的缺陷,提出了一种由套筒-肋片复合结构组成的多层套筒蓄热单元结构。基于焓法模型对多层套筒蓄热单元结构的相变蓄热过程进行了数值模拟,计算结果和实验数据吻合良好。将多层套筒蓄热单元结构与光管蓄热单元结构以及单层套筒蓄热单元结构进行了对比分析,结果表明,相比光管结构,多层套筒蓄热单元结构内相变材料的完全熔化时间极大降低;相比单层套筒结构,多层套筒蓄热单元结构内相变材料的总蓄热量增加了1.5倍,相变材料的完全熔化时间增加了1.4倍。通过分析多层套筒蓄热单元结构的蓄热过程,发现套筒-肋片复合结构存在较大热阻,会影响相变材料的对流传热过程。将多层套筒蓄热单元结构进行开孔得到了多孔套筒蓄热单元结构,多层套筒和多孔套筒蓄热单元结构的蓄热效果对比结果表明,相比多层套筒蓄热单元结构,多孔套筒蓄热单元结构的蓄热面积降低了8%,相变材料的完全熔化时间增加了2.4%。

圆柱形相变单元的蓄热装置蓄热特性分析

设计了基于圆柱形相变蓄热单元的相变蓄热装置,通过循环实验对蓄热装置的运行特性进行分析,研究了装置的蓄热影响因素。研究结果表明;在等质量相变材料(Phase Change Material,PCM)时,相变单元数量对装置蓄热速率的影响较大;蓄热单元布置间距对装置蓄热速率的影响较小;当增大换热流体(Heat Transfer Fluid,HTF)的流量时,装置总蓄热时间分别缩短了14.5%和29%;提高换热流体入口温度时,不仅增加了蓄热装置的总蓄热量,并且总体蓄热时间分别缩短了10.6%和16.5%。

圆柱形单元储热装置的蓄热性能

设计了一种基于圆柱形蓄热单元的相变储热水箱,以主材为醋酸钠的复合无机盐作为相变材料(Phase Change Material,PCM)。通过单变量控制法探究了初始温度为30℃时,改变不同入口流量0.25、0.35、0.45 m^(3)/h及不同入口温度80、85、90℃工况下蓄热装置的蓄热性能,并通过FLUENT软件进行对应工况的仿真模拟以探究蓄热过程中PCM具体熔化过程以及液相率的变化情况。结果表明:蓄热水箱内均流板和隔层板使水箱内各区域温度分布均匀,换热流体与各个蓄热单元同时进行换热,有效提升装置的蓄热效率;在蓄热过程中,增大入口流量与入口温度均会减少蓄热水箱的总体蓄热时间。模拟过程中,入口流量0.35、0.45 m^(3)/h较0.25 m^(3)/h工况下PCM熔化时间分别减少14.2%与26.7%;入口温度85、90较80℃工况下PCM熔化时间分别减少17.8%和25%。

蓄热单元尺寸对融化传热增强作用的数值研究

为提高板式相变蓄热单元融化过程的传热速率,本文在传统矩形单元的基础上改变装置尺寸得到楔形截面蓄热装置。利用焓法模型分析了单元结构尺寸(包括高宽比,上下边长比)对蓄热过程材料融化及传热特性的影响。结果显示,蓄热单元高度(热源面积)一定时,装置上下边长比、高宽比均对其热性能有显著影响。具体表现为:减小矩形单元的高宽比有利于强化传热;采用上下边长比大于1的楔形单元可在一定程度上消除蓄热过程的融化死角,蓄热时间最大缩短32.8%;蓄热单元的最优上下边长比与高宽比存在对应关系。

固体蓄热砖孔道结构参数对蓄/释热性能的影响

电加热固体储能供热装置通过将低谷电转化为热能,可以实现电力调峰,对减少环境污染、提高能源利用率具有十分重要的意义.结合工程实际中的蓄热砖结构,基于流固耦合换热原理,对不同孔道结构固体蓄热单元的蓄/释热过程进行仿真研究,分析和比较了蓄热砖孔道结构和进口空气流速等参数对蓄热单元蓄/释热性能的影响.模拟结果发现:与不加矩形孔道的蓄热单元相比,在蓄热阶段,添加矩形孔道的蓄热单元的平均温度和温升速率降低,与空气的换热量增加.在释热阶段,添加矩形孔道的蓄热单元的温降速率增加,与空气的换热量增加,热量释放更充分;在蓄/释热过程中,随着矩形孔道宽高比增加,蓄热单元的温度分布更加均匀;在释热过程中,进口空气流速和矩形孔道宽高比越小,释热速度越慢,所需释热时间越长.当进口空气流速为1.5 m/s时,模型1释热33.5 h,模型4释热18.2 h.

蓄热步进式加热炉在轧钢生产中的应用

介绍了蓄热步进式加热炉在轧钢厂生产中的应用,论述了其工作原理、蓄热单元的应用及改进、水封槽应用实践中的问题及改进措施。

新型相变材料QN-2的蓄放热特性研究

采用QN-2相变材料,设计并制作了同心套管式蓄放热单元,搭建了相变蓄热单元性能测试试验台,分别对在不同工况下的蓄放热进行了研究,分析了在改变热媒水的流量、进口温度变化、内管加入翅片的条件下对蓄放热过程的影响。研究结果表明:增大热媒水与蓄热材料的温差和热媒水的流量可以缩短蓄放热时间,在加入翅片的条件下对放热过程的影响没有对蓄热过程大。初步掌握同心套管式蓄热单元的蓄放热特性,为今后相变蓄热器的选型和性能的评估提供参考依据。

固体制热元件的结构研究

由于电热元件结构设计和空间布局不合理,导致制热元件容易出现粘连、短路等结构和功能性问题。通过分析电热元件传热过程,利用有限元法对电热元件各结构参数进行优化设计,对装置的传热特性进行分析,并改变加热丝结构、直径、表面负荷等指标来对传热效果进行比较。实验结果表明:在相同表面积下波浪形线状比带状能够有效降低表面温度;采用线状加热丝增大直径能够降低加热丝表面负荷,提高加热丝使用寿命,且线状加热丝直径在超过8mm时温度降低并不明显;增加加热丝功率或表面负荷能够提高加热丝表面温度和蓄热单元蓄热量。

水平圆柱相变单元蓄放热动态特性研究

通过实验和数值方法研究了水平圆柱蓄热单元蓄、放热过程中换热特性的共性和差异,分析了壁面温度在高于/低于相变温度10 K的间隙性周期热边界条件下,蓄放热单元的热动态特性。结果表明,在相变起始阶段,蓄、放热过程主要以导热换热方式为主;随着蓄放热过程的进行,蓄热过程的换热方式转变为以自然对流主导,放热过程则仍以导热主导。在本文所研究的等温差等时长的间歇交替蓄-放热循环中,由于蓄热融化速率大于放热凝固速率,会出现由不稳定状态发展到周期稳定状态的演变过程;在周期稳定工况下,蓄放热单元会在完全液相到液固两相共存间交替变化。