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Performance of a Phase Change Material Battery in a Transparent Building
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作者 Peter van den Engel Michael Malin +1 位作者 Nikhilesh Kodur Venkatesh Luigi Antonio de Araujo Passos 《Fluid Dynamics & Materials Processing》 EI 2023年第3期783-805,共23页
This research evaluates the performance of a Phase Change Material(PCM)battery integrated into the climate system of a new transparent meeting center.The main research questions are:a.“Can the performance of the batt... This research evaluates the performance of a Phase Change Material(PCM)battery integrated into the climate system of a new transparent meeting center.The main research questions are:a.“Can the performance of the battery be calculated?”and b.“Can the battery reduce the heating and cooling energy demand in a significant way?”The first question is answered in this document.In order to be able to answer the second question,especially the way the heat loading in winter should be improved,then more research is necessary.In addition to the thermal battery,which consists of Phase Change Material plates,the climate system has a cross-flow heat exchanger and a heat pump.The battery should play a central role in closing the thermal balance of the lightweight building,which can be loaded with hot return or cold outdoor air.The temperature of the battery plates is monitored by multi-sensors and simulated by the use of PHOENICS(Computational Fluid Dynamics)and MATLAB.This paper reports reasonable agreement between the numerical predictions and the measurements,with a maximum variance of 10%.The current coefficient of performance for heating and cooling is already high,more than 27.There is scope for increasing this much further by making use of the very low-pressure difference of the battery(below 25 Pascal),low pressure fans and the ventilation system as a whole. 展开更多
关键词 phase change material(PCM) heatING ventilation and air-conditioning(HVAC) thermal battery heat exchangers passive energy
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Time-Temperature Charge Function of a High Dynamic Thermal Heat Storage with Phase Change Material 被引量:1
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作者 Johannes Goeke Andreas Henne 《Energy and Power Engineering》 2015年第2期41-54,共14页
A thermal heat storage system with an energy content of 40 kWh and a temperature of 58°C will be presented. This storage system is suitable for supporting the use of renewable energies in buildings and for absorb... A thermal heat storage system with an energy content of 40 kWh and a temperature of 58°C will be presented. This storage system is suitable for supporting the use of renewable energies in buildings and for absorbing solar heat, heat from co-generation and heat pumps or electric heat from excess wind and solar power. The storage system is equipped with a plate heat exchanger that is so powerful that even with small temperature differences between the flow temperature and the storage temperature a high load dynamic is achieved. The storage system has a performance of 2.8 kW at 4 K and 10.6 kW at a temperature difference of 10 K. Thus, large performance variations in solar thermal systems or CHP plants can be buffered very well. Further a storage charge function Q(T, t) will be presented to characterize the performance of the storage. 展开更多
关键词 THERMAL STORAGE phase change Material (PCM) Plate heat exchanger Dynamic Performance STORAGE CHARGE FUNCTION
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Heat Storage/Heat Release of Phase-Change Filling Body with Casing Heat Exchanger for Extracting Geothermal Energy
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作者 ZHANG Xiaoyan XU Muyan +2 位作者 LIU Lang YANG Qixing KI-IL Song 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期1171-1189,共19页
Arranging heat exchanger in filling body to extract geothermal energy is an effective way to alleviate the problems of high ground pressure and high ground temperature in deep resource exploitation.Filling body with c... Arranging heat exchanger in filling body to extract geothermal energy is an effective way to alleviate the problems of high ground pressure and high ground temperature in deep resource exploitation.Filling body with casing heat exchanger was acted as research object,encapsulating phase change materials(PCMs)in annular space.During heat storage and heat release process,the effects of different PCMs on temperature distribution,phase-change process and heat transfer performance were studied.The result indicates:During heat storage process,the temperature increases rapidly and the melting process is accelerated for the position closer surrounding rock.CaCl_(2)·6H_(2)O/EG can make filling body complete heat storage process in the shortest time because of its good thermal diffusivity.The heat storage capacity of PCMs backfill is significantly higher than that of ordinary backfill;it increases by 36.6%-67.3%at heat storage of 10 h.During heat release process,the closer to the heat exchange tube,the greater the temperature drop in filling body.The maximum value of heat release rate and heat release capacity is in CaCl_(2)·6H_(2)O/EG backfill,it can release 116.4%more heat than RT35backfill after heat release of 12 h,the maximum value of effectiveness and its heat transfer rate also is in CaCl_(2)·6H_(2)O/EG backfill.This paper provides the basic data for the selection of PCMs in phase-change thermal storage filling body. 展开更多
关键词 flling body heat exchanger phase change material heat storage/heat release
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Melting/solidification of phase change material in a multi-tube heat exchanger in the presence of metal foam:effect of the geometrical configuration of tubes 被引量:1
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作者 Atef Chibani Aissa Dehane +2 位作者 Slimane Merouani Cherif Bougriou Djemaa Guerraiche 《Energy Storage and Saving》 2022年第4期241-258,共18页
One of the likely methods for enhancing heat transfer in a latent thermal energy storage system is the conception of a thermal unit.In this study,the orientation of oval tubes(horizontal,vertical,and oblique)in phase ... One of the likely methods for enhancing heat transfer in a latent thermal energy storage system is the conception of a thermal unit.In this study,the orientation of oval tubes(horizontal,vertical,and oblique)in phase change material(PCM,C_(19)-C_(20))-based shell-tube heat exchanger was analyzed with respect to the metal foam(MF)type(graphite,copper,and nickel)in comparison to the case of pure PCM.For this purpose,a two-dimensional mathematical model was developed to investigate the thermal efficiency of the PCM-metal foam based composite energy storage unit.It was concluded that the orientation of the oval tubes(oblique,horizontal,and vertical)has a negligible impact on the performance of the thermal unit during the melting/solidification processes.Based on the liquid/solid fraction,total enthalpy and the average temperature in the annular space,the performance of a heat exchanger during fusion/solidification periods is in the order:copper-MF>graphite-MF>nickel-MF>pure PCM.Whatever the adopted MF or the geometry of tubes,the melting process is expedited compared to the solidification mechanism. 展开更多
关键词 phase change material(PCM) Solidification process Melting process PCM-metal foam heat exchanger
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Enhanced Phase Change Heat Storage of Layered Backfill Body under Different Boundary Conditions
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作者 ZHANG Xiaoyan ZHAO Min +3 位作者 LIU Lang ZHAO Yujiao HUAN Chao ZHANG Bo 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期1190-1212,共23页
In view of the high temperature problem faced by mining activities,the coordinated mining of ore deposit and geothermal energy is a solution in line with the concept of green mining.The layered backfill body with finn... In view of the high temperature problem faced by mining activities,the coordinated mining of ore deposit and geothermal energy is a solution in line with the concept of green mining.The layered backfill body with finned double-pipe heat exchanger continuously exchanges heat with the surrounding thermal environment,which plays an effective role in gathering geothermal energy.In this paper,the heat storage process of each layered backfill body under different boundary conditions is simulated by Fluent.The results show the heat storage characteristic of layered backfill body can be significantly improved by adding fins to the double-pipe heat exchanger.On the whole,the heat storage effect of bottom layer backfill body(BLBB)is the best.The total heat storage capacity of top layer backfill body(TLBB),middle layer backfill body(MLBB)and BLBB with the finned double-pipe heat exchanger is 666.3 kJ,662.2 kJ,1003.0 kJ;1639.0 kJ,1760.8 kJ,1911.2 kJ and 1731.1 kJ,1953.3 kJ,1962.8 kJ respectively at 1 h,8 h and 24 h.This study explores the law of heat storage of layered backfill body under different boundary conditions and also expands the idea for layered backfill body to efficiently accumulate geothermal energy. 展开更多
关键词 layered backfill body boundary conditions phase change heat storage finned double-pipe exchanger geothermal energy of mine
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三套管式加肋相变蓄热单元的强化传热特性
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作者 蒋静智 邵国伟 +2 位作者 崔海亭 李洪涛 杨奇 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4210-4221,共12页
相变蓄热技术在利用工业余热、太阳能等解决热能与用户之间的供需不平衡问题方面起着重要的作用,然而受相变材料自身物性的限制,蓄热熔化时仍存在蓄热速度低、熔化不均匀等问题。本文以三套管式相变蓄热单元为基本结构,利用FLUENT软件... 相变蓄热技术在利用工业余热、太阳能等解决热能与用户之间的供需不平衡问题方面起着重要的作用,然而受相变材料自身物性的限制,蓄热熔化时仍存在蓄热速度低、熔化不均匀等问题。本文以三套管式相变蓄热单元为基本结构,利用FLUENT软件模拟研究了在考虑自然对流情况下添加纵向肋片的不同参数(肋片数量、长度、厚度、偏心距及肋片排布方式)对三套管式相变蓄热单元蓄热性能的影响。结果表明,三套管式蓄热单元内外双壁面共同加热,与普通套管式蓄热单元相比,换热面积增大,相变材料全部熔化需要的时间缩短;加装纵向直肋片的三套管蓄热单元的熔化速度进一步加快,相同数量肋片下,肋片的长度和厚度是影响蓄热单元蓄热量与平均蓄热速率的主要因素,肋片长度占相变材料区域径向长度的50%时,蓄热单元的熔化速度加快幅度明显且蓄热量与平均蓄热速率较高。通过优化设计,发现内管向下偏移距离e对相变材料的熔化过程作用显著,偏心距离较短时相变材料完全熔化所需时间最少,相比光滑管蓄热单元,相变材料的熔化速率提升了48.5%,偏移距离过长则会延长蓄热时间;通过加密蓄热单元底部外层肋片的排布,蓄热单元的熔化进程有不同程度的加快,总体蓄热速率较原肋片结构有所提高。 展开更多
关键词 相变蓄热 数值模拟 强化换热 传热肋片 潜热存储单元
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水-冰相变凝固换热与热泵耦合供热系统实验研究
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作者 张昌建 马占辉 +1 位作者 罗景辉 李沛源 《暖通空调》 2024年第5期166-172,共7页
针对河北山区农村水源不足、地源钻井成本高、太阳能不稳定、造价高、没有合适的热泵低温热源等问题,研发了水-冰相变换热器;利用水的相变潜热作为热泵的低温热源,设计了水-冰相变凝固换热与热泵耦合供热系统,搭建了实验平台,经测试平... 针对河北山区农村水源不足、地源钻井成本高、太阳能不稳定、造价高、没有合适的热泵低温热源等问题,研发了水-冰相变换热器;利用水的相变潜热作为热泵的低温热源,设计了水-冰相变凝固换热与热泵耦合供热系统,搭建了实验平台,经测试平台运行稳定可靠。通过对实验数据进行分析计算,得到系统性能系数在2.87~3.42之间。研究结果可为解决河北山区农村供暖问题提供参考。 展开更多
关键词 供热 水-冰相变凝固换热 水-冰相变换热器 水源热泵 相变潜热 性能系数 农村供暖
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潜热储能系统热力特性研究及应用分析
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作者 陈香玉 黄圣尧 +3 位作者 张锋 汪洋 顾鹏程 周昊 《锅炉技术》 北大核心 2024年第3期10-18,共9页
研究搭建了一小试规模的潜热储能系统,能对200~300℃的热量进行存储、释放,通过不同方式表征所使用相变材料的物理性质,研究其与应用场景的匹配性,同时分析所设计系统循环过程中的参数变化,研究系统热力特性。试验结果表明:所用二元硝... 研究搭建了一小试规模的潜热储能系统,能对200~300℃的热量进行存储、释放,通过不同方式表征所使用相变材料的物理性质,研究其与应用场景的匹配性,同时分析所设计系统循环过程中的参数变化,研究系统热力特性。试验结果表明:所用二元硝酸盐能够稳定的储存温度200~290℃的余热,所使用的带螺旋型翅片换热管的潜热储能系统具有较高的热效率,试验台储热耗时51.75 min,完成47.809 MJ的能量储存,放热耗时43.5 min,释放出46.209 MJ能量,系统的储热效率为79.16%,放热效率为79.15%。在系统的循环过程中,系统累计输入能量60.398 MJ,输出能量36.578 MJ,循环效率为60.56%。 展开更多
关键词 潜热储能 相变材料 中高温余热 管壳式换热器 热力特性
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管壳式相变蓄热器的蓄释热过程性能分析
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作者 屠楠 刘家琛 +2 位作者 徐静 方嘉宾 马彦花 《发电技术》 CSCD 2024年第3期508-516,共9页
【目的】探究相变蓄热器不同布置方式对相变过程的影响,进一步分析多管蓄热器的简化方式。【方法】基于焓-孔隙率法建立管壳式石蜡蓄热器蓄释热过程计算模型,研究卧式、立式布置下单管外石蜡的相变过程,并分别对比单管、多管蓄热器顺排... 【目的】探究相变蓄热器不同布置方式对相变过程的影响,进一步分析多管蓄热器的简化方式。【方法】基于焓-孔隙率法建立管壳式石蜡蓄热器蓄释热过程计算模型,研究卧式、立式布置下单管外石蜡的相变过程,并分别对比单管、多管蓄热器顺排及周期性错排等对其蓄释热过程的影响。【结果】卧式单管蓄热时长比立式缩短了18%,但二者释热时长相差不大;与蓄热过程不同,释热过程以热传导为主要传热方式,因此相对缓慢,释热时长相比蓄热时长增加了20%以上。多管蓄热器蓄释热过程所需时长略大于单管蓄热器,但其增加时长均未超过10%,蓄释热速率曲线基本与单管一致。通过进一步研究发现,当多管蓄热器中每根管周围包裹的石蜡体积及包裹方式相同时,不同排布方式不会对蓄释热过程产生较大影响。【结论】相比立式布置,卧式布置可有效提升单管外石蜡的熔化速度,且蓄热过程的强化效果相比释热过程更明显。此外,在分析多管蓄热器蓄释热过程性能时,可采用单管或部分周期性管道进行简化。 展开更多
关键词 太阳能 相变蓄热器 释热 传热 数值模拟
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有机热载体余热锅炉耦合相变换热器解决焦炉烟气结露性堵塞的研究
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作者 姜晓明 《煤化工》 CAS 2024年第3期20-23,共4页
焦炉烟气中的NH4HSO4等杂质不仅会造成余热锅炉堵塞和腐蚀,还会给焦炉后续节能环保设备的运行带来危害,直接影响企业经济效益和设备稳定运行。通过对NH4HSO4形成的机理分析,提出一种有机热载体余热锅炉和相变换热加热器耦合的工艺设计... 焦炉烟气中的NH4HSO4等杂质不仅会造成余热锅炉堵塞和腐蚀,还会给焦炉后续节能环保设备的运行带来危害,直接影响企业经济效益和设备稳定运行。通过对NH4HSO4形成的机理分析,提出一种有机热载体余热锅炉和相变换热加热器耦合的工艺设计替代传统余热锅炉,提高烟气换热面的壁面温度,降低烟气酸腐蚀和堵塞的风险。某焦化厂应用该工艺进行改造后,系统实现了安全稳定运行,年产生直接经济效益910万元。 展开更多
关键词 焦炉烟气 NH4HSO4 酸腐蚀 堵灰 有机热载体余热锅炉 相变换热器
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相变储热系统热性能强化技术研究进展
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作者 宋丽萍 《浙江化工》 CAS 2024年第4期9-13,19,共6页
相变储热技术利用材料在相变过程存储大量潜热量,可有效解决可再生能源利用的不稳定性和波动性问题。相变储热技术虽然具有高蓄热量,但是存在相变材料导热系数小的问题,导致系统换热效率较低,在实际应用中被限制。本文概述当前相变储热... 相变储热技术利用材料在相变过程存储大量潜热量,可有效解决可再生能源利用的不稳定性和波动性问题。相变储热技术虽然具有高蓄热量,但是存在相变材料导热系数小的问题,导致系统换热效率较低,在实际应用中被限制。本文概述当前相变储热系统性能强化技术,并从提高材料导热性、优化装置结构、调整系统布局三个层面对国内外研究现状进行全面回顾,总结不同换热强化技术对储热系统蓄热/放热过程热性能的影响,探讨相变储热系统性能强化技术的发展前景,为相变储热技术在电力系统、能源、化工、建筑等领域的应用提供参考。 展开更多
关键词 相变材料 储热 换热强化技术
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壳管式相变蓄热换热器换热特性的模拟研究 被引量:1
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作者 闫全英 郭媛 张静 《暖通空调》 2023年第11期144-149,共6页
设计了一种以石蜡为相变材料的圆柱型壳管式相变蓄热换热器,以三维单元相变储热模型为研究对象进行了换热数值模拟。分析了相变材料的液相比、温度场、平均温度及换热介质出口温度的变化规律,研究了该壳管式相变蓄热换热器在蓄、放热阶... 设计了一种以石蜡为相变材料的圆柱型壳管式相变蓄热换热器,以三维单元相变储热模型为研究对象进行了换热数值模拟。分析了相变材料的液相比、温度场、平均温度及换热介质出口温度的变化规律,研究了该壳管式相变蓄热换热器在蓄、放热阶段的换热特性。结果表明:液相石蜡的自然对流会增强相变材料与换热介质之间的换热,并加快石蜡的熔化和凝固速率;蓄热阶段液相比达到18.6%后,自然对流换热的影响逐渐明显;放热阶段初期,液相比在80 s内下降了63%,固态石蜡层完全包裹传热管束前的自然对流换热最强,之后逐渐减弱。 展开更多
关键词 壳管式相变蓄热换热器 换热特性 石蜡 相变材料 液相比 蓄热 放热 自然对流换热
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中国大型LNG/FLNG绕管换热器研发进展与工业化应用 被引量:1
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作者 陈杰 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期168-183,共16页
大型LNG/FLNG绕管换热器是FLNG和大型LNG生产建设的核心装备,技术门槛高,长期由美国APCI和德国Linde公司垄断。本文全面回顾了中国在大型LNG/FLNG绕管换热器研发和工业化应用方面的最新进展,主要包括:①构建了适用于烷烃工质冷凝与沸腾... 大型LNG/FLNG绕管换热器是FLNG和大型LNG生产建设的核心装备,技术门槛高,长期由美国APCI和德国Linde公司垄断。本文全面回顾了中国在大型LNG/FLNG绕管换热器研发和工业化应用方面的最新进展,主要包括:①构建了适用于烷烃工质冷凝与沸腾流动的高精度数值模拟方法,提升了数值计算的准确性和稳定性,数值模拟结果与实验数据相对误差在±20%以内;揭示了晃动及结构参数对烷烃工质复杂相变流动传热的影响机制,建立了烷烃工质复杂相变流型转换准则与分流型的流动换热关联式;开发了具有自主知识产权的大型LNG/FLNG绕管换热器仿真设计软件,其仿真结果与现场运行数据平均相对误差小于5%。②研制了300 m以上超长无缝换热铝合金管及3种适用于LNG/FLNG绕管换热器的新型均布器,形成了基于铝换热管的大型LNG/FLNG绕管换热器结构优化设计技术,开发出了中国首套全铝制30万m3/d LNG/FLNG绕管换热器,通过了CCS认证,并制定了相关企业标准。③搭建了全球首个LNG/FLNG绕管换热器工业化测试平台,完成了首套全铝制30万m3/d LNG/FLNG绕管换热器静止和晃荡工业化应用测试,结果表明国产LNG/FLNG绕管换热器在换热等方面性能良好。相关研究成果为未来自主设计和建造大型LNG/FLNG绕管换热器奠定了基础。 展开更多
关键词 南海 LNG FLNG 绕管换热器 低温试验和模拟 冷凝与沸腾流动 相变流型转换准则 流动换热关联式 仿真设计软件 铝换热管 工业化测试平台
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双螺旋盘管内膨胀石墨对相变材料的传热强化机制与蓄放热性能
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作者 郭艳芹 曾镇 +3 位作者 张弘光 凌子夜 张正国 方晓明 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3678-3689,共12页
本工作提出了一种双螺旋盘管与膨胀石墨强化传热的相变蓄热器结构,通过建立双螺旋管相变蓄热器模型,模拟了双螺旋管的螺距、材料热物性对蓄放热性能的影响规律。探讨了限制空间下相变材料自然对流与材料导热增强在传热强化过程中的控制... 本工作提出了一种双螺旋盘管与膨胀石墨强化传热的相变蓄热器结构,通过建立双螺旋管相变蓄热器模型,模拟了双螺旋管的螺距、材料热物性对蓄放热性能的影响规律。探讨了限制空间下相变材料自然对流与材料导热增强在传热强化过程中的控制作用。结果表明,在加工螺距限制条件下,减小螺距及增加螺旋数可以提升蓄热器放热性能。膨胀石墨可以提升相变材料热导率,同时会导致材料黏度增大,因此添加膨胀石墨能增强蓄热器的导热换热,但抑制自然对流换热。通过对比分析发现,在限制空间下材料的导热增强带来的传热强化程度能够弥补由于材料自然对流不足导致的传热损失。因此,本工作揭示了相变蓄热器传热强化的控制步骤在于材料热导率强化。基于实验和仿真结合的方式,本工作设计了一款用于加热生活热水的蓄热器结构,验证了所设计的蓄热器在宽进口温度、进口流量等操作工况下具有优异的放热性能。该蓄热器与电加热器相结合,能够在电热功率小于2200 W的条件下实现热水加热功率超3500 W,突破了家用电热设备的功率限制。 展开更多
关键词 双螺旋管 相变蓄热器 数值模拟 导热增强 自然对流
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横掠管束降膜流动和传热特性 被引量:3
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作者 何雪静 王吉 李振林 《流体机械》 CSCD 北大核心 2023年第3期69-76,共8页
为了明确绕管式换热器壳侧降膜流动特性对传热性能的影响,建立三维壳侧计算域,采用VOF模型,在干度工况范围为0.1~0.9,热流密度为1 275~8 000 W/m^(2),质量流率为120 kg/(m^(2)·s)时,分析了乙烷在绕管式换热器壳侧降膜流动过程。结... 为了明确绕管式换热器壳侧降膜流动特性对传热性能的影响,建立三维壳侧计算域,采用VOF模型,在干度工况范围为0.1~0.9,热流密度为1 275~8 000 W/m^(2),质量流率为120 kg/(m^(2)·s)时,分析了乙烷在绕管式换热器壳侧降膜流动过程。结果表明:对于乙烷工质,流型依次为层状流、半环状流、液滴流。干度为0.3,热流密度为4 000 W/m^(2)时为层状流向半环状流转化点;干度为0.6和0.7,热流密度4 000 W/m^(2)时为半环状流向液滴流转化点;在层状流向半环状流及半环状流向液滴流转化点传热系数均下降。干度为0.1~0.2,传热系数与干度成正相关;干度为0.3~0.7,传热系数与干度成负相关;干度为0.8~0.9,传热系数随干度变化不明显;流型为层状流和半环状流时,热流密度与传热系数成正相关。流型为液滴流时,热流密度与传热系数成负相关。 展开更多
关键词 绕管式换热器 降膜流动 气液两相 流型转化 相变换热
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一种与流体回路耦合的板翅式相变换热器设计及验证
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作者 王岩 王玉莹 +6 位作者 付振东 吴显林 陈灵 孟繁孔 于新刚 张红星 曹剑峰 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2023年第6期111-116,共6页
针对月球轨道复杂的热环境,设计一种与流体回路耦合的板翅式相变换热器,通过利用相变材料熔化蓄热、凝固放热的特性,实现对航天器在不同外界热环境条件下散热能力的调节。基于一系列简化假设,开展相变换热器仿真分析,计算给定入口温度... 针对月球轨道复杂的热环境,设计一种与流体回路耦合的板翅式相变换热器,通过利用相变材料熔化蓄热、凝固放热的特性,实现对航天器在不同外界热环境条件下散热能力的调节。基于一系列简化假设,开展相变换热器仿真分析,计算给定入口温度条件下相变换热器的换热性能和熔化与凝固特性,并且详细分析相变腔体内相变材料的熔化过程。通过搭建相变换热器性能试验台开展试验研究,得到相变换热器运行的温度结果,验证了相变换热器设计的合理性。文章提出的耦合相变换热器的流体回路方案可作为载人航天器月球轨道飞行的有效热控手段。 展开更多
关键词 月球轨道 板翅式相变换热器 流体回路 换热特性
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壳管式相变储能换热器性能强化研究
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作者 朱超 师鹏 +3 位作者 王志华 王沣浩 胥凯文 丁涛 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期134-141,157,共9页
基于流体动力学软件CFD进行仿真模拟,从传热面积和流场两方面考虑肋片对相变换热器换热过程的影响。分析了3种结构形式(双肋式、三肋式、四肋式)下肋高及肋片排布对换热性能的影响,得出最佳结构形式和规格尺寸参数。结果表明:采用双肋... 基于流体动力学软件CFD进行仿真模拟,从传热面积和流场两方面考虑肋片对相变换热器换热过程的影响。分析了3种结构形式(双肋式、三肋式、四肋式)下肋高及肋片排布对换热性能的影响,得出最佳结构形式和规格尺寸参数。结果表明:采用双肋式结构可极大的改善相变储能放热器的储能过程,采用三肋式结构可更快的进入流场扩张期,对称四肋式换热管在竖向和水平方向均有较高的融化速率;在同等传热面积下,双肋式结构具有显著优势。当肋片长度与换热管半径之比为1.5时,缩短了80%的放热时间,同时凝固总量也提升至87%,高出光管的76%。 展开更多
关键词 管壳式换热器 强化传热 结构优化 相变储能
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缠绕管式换热器全模型研究
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作者 李佳旭 怀英 +1 位作者 刘婷婷 刘应春 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4820-4828,共9页
缠绕管式换热器由于结构紧凑、换热效率高,在化工领域有广泛的应用,但其复杂性也为研究带来困难。利用mixture模型和相变模型构建了全三维尺度下的数值方法,实现了缠绕管式换热器壳程和管程流动、传热过程的计算。搭建了米级换热器实验... 缠绕管式换热器由于结构紧凑、换热效率高,在化工领域有广泛的应用,但其复杂性也为研究带来困难。利用mixture模型和相变模型构建了全三维尺度下的数值方法,实现了缠绕管式换热器壳程和管程流动、传热过程的计算。搭建了米级换热器实验及测试平台,建立了相应的全三维、同尺寸数值模型;采用Lee相间传质模型,实现了蒸发-冷凝模拟,获得换热器器件尺度传热系数和相变总量。计算的传热系数与实验测量值的相对误差为4.98%。基于所构建的全模型,数值研究了操作条件对传热特性和相变的影响,分析了换热段长度和缠绕管层数对传热性能的影响,为缠绕管式换热器的设计开发提供了数据和平台支持。 展开更多
关键词 缠绕管式换热器 整体几何模型 相变 传热 数值模拟
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数据中心用壳管式相变储能换热器的储能特性
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作者 彭子安 段文超 +2 位作者 李杰 孙小琴 宋孟杰 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1765-1773,共9页
针对相变储能换热器储/放能率低的问题,本工作设计了一种壳管式相变储能换热器,以相变温度为25℃的石蜡为储能材料,以水为传热流体,研究传热流体对换热器储能性能的影响。搭建了壳管式相变储能换热器的实验平台,并利用FLUENT软件对其进... 针对相变储能换热器储/放能率低的问题,本工作设计了一种壳管式相变储能换热器,以相变温度为25℃的石蜡为储能材料,以水为传热流体,研究传热流体对换热器储能性能的影响。搭建了壳管式相变储能换热器的实验平台,并利用FLUENT软件对其进行三维瞬态建模,通过改变边界工况进行储能数值模拟,并对最优工况进行分析。研究结果表明:数值模拟不同传热流体温度和流速对蓄/放热过程的影响,传热流体温度与相变温度的差值越大,相变单元蓄/放热速率越快,平均储/放能率越大;温差增大5℃,平均储能率最大提高91%,平均放能率最大提高124%,但温差增大造成的不可逆㶲损失也越大;而在凝固过程中,由于相变材料内部自然对流的作用非常小,放热速率远低于蓄热速率,温差同为5℃时平均放能率仅为平均储能率的64%,温度差是主要影响因素。随着传热流体流速的增加,流体侧对流换热的加强会加快换热,加快熔化,但对壳管式换热器的平均储能率和㶲损失影响不大。综合考虑平均储/放能率和㶲损失,本研究中换热器性能最佳的蓄热工况为40℃,放热工况为10℃,流速工况为0.5m/s,研究结果可为储能换热器在数据中心的应用提供一定参考。 展开更多
关键词 相变储能 壳管式换热器 数值模拟 储能率 㶲损失
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芳烃低温热回收相变换热系统的热力特性
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作者 王子涛 王元华 倪艳涛 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期315-325,共11页
针对芳烃联合装置塔顶低温热回收工艺存在取热介质泄漏造成催化剂及吸附剂失效的问题,提出了采用中间工质相变换热以确保本质安全的取热方案。采用Aspen HYSYS及EDR建立了现场工况100 kW的芳烃低温热回收相变换热系统全流程模拟的稳态... 针对芳烃联合装置塔顶低温热回收工艺存在取热介质泄漏造成催化剂及吸附剂失效的问题,提出了采用中间工质相变换热以确保本质安全的取热方案。采用Aspen HYSYS及EDR建立了现场工况100 kW的芳烃低温热回收相变换热系统全流程模拟的稳态数值模型,通过实验与数值模拟相结合的方法验证了稳态数值模型的可靠性,并且进行了工艺及结构参数对系统热力特性影响规律的研究。结果表明:随着除盐水入口温度升高,系统热负荷、工质循环流量及液位高度逐渐减小,工作温度逐渐升高;随着塔顶气流量增加,系统热负荷、工作温度先升高后降低,工质循环流量、液位高度先减小后增加,且除盐水入口温度越低,临界流量值越大;随着除盐水流量增加,系统热负荷、工质循环流量、液位高度逐渐增加,工作温度逐渐降低。在大温差及除盐水流量较大情况下,为避免系统传热性能受驱动力限制,需确保安装高度不小于液位差;系统热负荷随上升管管径增大而逐渐增加,且在上升管管径大于159 mm后基本不变;在下降管“断流”情况下,系统热负荷随安装高度增加而逐渐减小,实际安装高度无需过分增加;采用卧式(再沸器)-卧式(冷凝器)组合的系统其换热量比卧式(再沸器)-立式(冷凝器)组合的系统高3%左右。 展开更多
关键词 芳烃联合装置 低温热 工质 相变换热 热力特性
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