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中常温相变蓄热的理论与实验研究

孙旋  
【摘要】: 自上个世纪70年代能源危机以来,相变贮能的理论与应用研究在世界发 达国家迅速崛起并得到不断发展,其研究和应用涉及材料科学、太阳能、工程 热物理、空调和采暖及工业废热利用等领域。 我国相变贮能的理论和应用研究与西方发达国家相比还相当薄弱。已经出 台的旨在利用“削峰填谷”缓解电网负荷峰谷差过大的峰谷电价分时计价制已 使相变贮能成为研究和应用热点。本文在已有理论和实践的基础上,从以下几 个方面作了较为深入的研究。 全文共分为五个部分,硬脂酸相变过程中热性能的测试与分析、相变蓄热 式电暖器的设计与模拟是本文的重点。首先主要说明了课题研究的背景和意义、 介绍了贮能技术的概念与分类,国内外相变蓄热研究的进展与状况;其次对第 二类边界条件下环形区域内硬脂酸融化问题进行了实验研究。测定了不同热流 密度下径向温度分布曲线及固液相变界面随时间移动曲线,分析了加热棒加热 功率对融化速率的影响。通过比较加入肋片前后的融化时间、界面移动速度, 分析了肋片对于融化过程的强化作用。然后是硬脂酸凝固问题的实验研究,分 析了换热流体进口温度、换热流体Re数大小对凝固过程的影响,绘制了凝固过 程中热流密度变化曲线,比较了螺旋肋肋宽对强化传热效果的影响。最后从相 变材料的选取到电暖器蓄热与传热的设计计算、电暖器自控电路的设计,以及 电暖器的最终装配,都做了比较详尽的叙述。建立了电暖器流动与传热的简单 数学模型,对电暖器工作过程进行了模拟,并与电暖器的实测结果进行了比较。


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