收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

相变储热换热装置传热特性的数值模拟

张静  
【摘要】:我国的工业余热资源丰富,但具有分散性、不稳定性、间歇性等特点,回收利用难度较大,因此探究回收利用工业余热、提高能源利用效率的新技术是当前节能减排工作的重要方向。相变材料的储热密度高、热稳定性好,管壳式储热换热装置结构简单、应用普遍,将二者结合可以更好的回收利用间歇性工业余热,解决能源在时间和空间上供求分配不均匀的问题,对实现间歇性工业余热的高效回收和转化利用具有现实意义。本文的研究是针对低温工业余热的回收与利用,因此选择具有合适的相变温度范围、较大的相变潜热、热稳定性好、无毒无污染、经济成本低廉的相变材料十分重要。基于以上因素,结合未来可能应用于建筑供暖系统的温度条件,选择有机相变材料石蜡作为研究对象。通过实验测试,对所选取切片石蜡的密度、导热系数、比热容、粘度、相变温度和相变潜热进行了实验研究。通过Fluent软件对相变材料石蜡的熔化过程进行二维数值仿真模拟,探究石蜡在相变过程中的传热机理。数值模拟结果发现:在自然对流的影响下,相变材料石蜡的上半部分整体比下半部分熔化较快。熔化速率主要分为出现、旺盛和减弱三个阶段。自然对流加速石蜡熔化的旺盛期大约占熔化时间的一半,通过模拟得到了一组可供参考的液相比和温度场数据。设计了一款管壳式相变储热换热装置,通过管内载热流体水将相变材料石蜡存储的热能进行转换输出。建立三维单元模型,数值模拟相变储热换热装置熔化蓄热和凝固放热相变过程的传热特性,分析装置内相变材料石蜡在一定工况条件下的液相比、温度场、传热介质的温度变化。模拟分析结果表明:换热管内载热流体水的出口温度在蓄热初期增长速率较快,随后减缓且换热效果稳定。在凝固放热过程初期,液态相变材料石蜡凝固速率很快,之后随着传热热阻增大,凝固速率逐渐减缓。通过改变载热流体水温和入口流速,设定18组对比工况条件,数值模拟管壳式相变储热换热装置在不同工况条件下的传热特性。数值模拟结果表明:在熔化蓄热过程中,入口水温越大,相变材料石蜡开始熔化的时间越早,完全熔化时间也越短。入口流速越大,出口温度值越高,并且随着熔化蓄热过程持续升高。在凝固放热过程中,石蜡完全凝固时间受入口温度和入口流速的影响,但不随其等梯度变化。载热流体的入口温度比入口流速对出口温度变化的影响更显著,进而影响相变蓄热换热装置的传热效率。研究结果可为管壳式相变储热换热装置的优化设计提供理论参考和依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 李响;;一种弹载电子产品储热装置的设计与试验[J];电子机械工程;2018年02期
2 冷光辉;曹惠;彭浩;常春;熊亚选;姜竹;丛琳;赵彦琦;张赣;谯耕;张叶龙;许永;赵伟杰;丁玉龙;;储热材料研究现状及发展趋势[J];储能科学与技术;2017年05期
3 爱群;;可用于建筑节能的相变储热材料[J];中国建材;2008年05期
4 王志强,曹明礼,龚安华,苏青青;相变储热材料的种类、应用及展望[J];安徽化工;2005年02期
5 胡军;董华;周恩泽;杨卫波;;螺旋盘管式相变储热单元储热性能[J];太阳能学报;2006年04期
6 蔺瑞山;田斌守;邵继新;梁斌;;相变储热在太阳能采暖中的应用研究[J];节能技术;2018年05期
7 李宏燕;;太阳能相变储热装置研究现状[J];中国农机化学报;2016年12期
8 徐阳;郑章靖;李明佳;;管壳式相变储热器性能快速预测研究[J];化工学报;2019年S2期
9 张妮;方晓明;张正国;;复合相变材料储热水泥板的热性能研究[J];化工新型材料;2012年03期
10 王军;张磊;朱教群;周卫兵;王艳;;PMMA基复合定形相变储热材料的制备与性能研究[J];化工新型材料;2012年07期
11 李金;相变储热材料应用研究进展[J];北京联合大学学报(自然科学版);2005年03期
12 王剑锋,高广春,欧阳应秀,陈光明;组合相变材料柱状储热单元的储热特性实验研究[J];太阳能学报;2001年02期
13 李玉红,焦庆影,夏定国,于志辉;常低温相变储热材料的研究和应用[J];化学教育;2004年10期
14 路阳;彭国伟;王智平;王克振;马榕彬;;熔融盐相变储热材料的研究现状及发展趋势[J];材料导报;2011年21期
15 ;可用于建筑节能的相变储热材料[J];大众用电;2007年09期
16 李洋;王彩霞;宗军;方攸同;马吉恩;;供暖用中低温相变储热材料的筛选与测试[J];能源与节能;2020年01期
17 张俊月;郭放;黄海龙;田原;杨旭东;;工业余热跨季节储热系统优化及经济性分析[J];太阳能学报;2020年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 王培伦;姚华;李大成;黄云;彭志坚;丁玉龙;;高温单管储热单元的实验研究[A];2015年中国化工学会年会论文集[C];2015年
2 李传常;杨华明;;天然矿物制备太阳能复合储热材料[A];2012年全国矿物科学与工程学术研讨会论文集[C];2012年
3 李传常;杨华明;;矿物组合基太阳能储热材料的制备与性能调控[A];中国矿物岩石地球化学学会第15届学术年会论文摘要集(1)[C];2015年
4 张剑;晏华;陈淑莲;王雪梅;胡志德;;相变储热保温砂浆及其在建筑节能领域的研究进展[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第三卷)[C];2011年
5 姚华;黄云;郑新港;韩广顺;丁玉龙;;移动储热技术研究现状与发展趋势[A];2015年中国化工学会年会论文集[C];2015年
6 姜全武;葛志伟;金翼;黄云;丁玉龙;;储热材料检测装备技术的研究与应用[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年
7 王宏丽;邹志荣;陈红武;张勇;;温室中应用相变储热技术研究进展[A];《中国设施农业可持续发展》论坛论文资料汇编[C];2010年
8 韩广顺;黄云;王培伦;丁红胜;;不同壳管类型相变储热单元储热换热特性的数值研究[A];2015年中国化工学会年会论文集[C];2015年
9 冷光辉;叶锋;葛志伟;秦月;姜竹;黄云;丁玉龙;;微结构复合储热材料制备与性能研究[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年
10 晋凯凯;杨东映;冯立宇;柳俊哲;罗宝鑫;;相变保温封装盒体的实用效果研究[A];第十三届高性能混凝土学术研讨会论文集[C];2019年
11 李富春;刘成;;含电加热装置的光热电站储热时长优化研究[A];中国水力发电工程学会继电保护专委会2019年年会暨继电保护专业精益化管理研讨会论文集[C];2019年
12 丁玉龙;;储热研究的进展[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年
13 封伟;冯奕钰;罗文;;氢键调控的高能量密度光储热材料[A];2015年第十四届全国应用化学年会论文集(上)[C];2015年
14 赵长颖;;相变及热化学储热研究[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年
15 李钧;张强;徐二树;;导热油储热系统解冻实验研究[A];首届中国太阳能热发电大会论文集[C];2015年
16 李平;;储氢材料在太阳能集热发电储热系统中的应用[A];中国稀土学会2017学术年会摘要集[C];2017年
17 葛志伟;黄云;叶锋;姚华;李大成;郑新港;丁玉龙;;基于熔盐相变材料的开发及储热应用研究[A];2015年中国化工学会年会论文集[C];2015年
18 徐芬;刘光宇;薛安克;;槽式太阳能集热装置最优储热箱匹配研究[A];浙江省信号处理学会2013学术年会论文集——信号处理在海洋[C];2013年
19 王艳;;高温固体储热系统特性研究[A];首届中国太阳能热发电大会论文集[C];2015年
20 王恩宇;齐承英;杨华;张慧川;吕延松;;太阳能跨季节储热建筑供热系统及土壤储热实验分析[A];中国制冷学会2007学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 高龙;碳基复合相变材料储热特性理论与实验研究[D];东北电力大学;2020年
2 李传常;矿物基复合储热材料的制备与性能调控[D];中南大学;2013年
3 姜峰;陶瓷耦合中高温相变储热材料的制备、储热与强化传热研究[D];北京科技大学;2020年
4 李亚莉;颗粒稳定软凝聚模板构筑多级孔材料及其储热载体的研究[D];中国地质大学(北京);2019年
5 余楠;三相吸附储热循环的原理及实验验证[D];上海交通大学;2015年
6 杨颖旎;定形相变储热木塑复合材料的制备及性能表征[D];北京林业大学;2020年
7 王永川;相变储热热泵热水器及其关键技术研究[D];浙江大学;2006年
8 王艺斐;串联式多相变储热实验与数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2016年
9 王军伟;碟式斯特林热发电熔融盐储热装置及储热腔腐蚀行为研究[D];兰州理工大学;2013年
10 王培伦;相变储热换热器设计及强化换热机理研究[D];中国地质大学(北京);2015年
11 余飞;正十二醇相变储热微/纳米胶囊的制备、表征及其应用研究[D];华南理工大学;2009年
12 杨天锋;太阳能高温集热储热燃气轮机发电系统构建及关键问题研究[D];浙江大学;2017年
13 王永灿;电力系统发储共体电站运行优化及储能容量配置研究[D];华中科技大学;2019年
14 陈观生;高温太阳能热利用铝硅合金储热体储热特性研究[D];广东工业大学;2012年
15 王毅;硬脂酸复合相变储热材料的自组装合成及性能研究[D];兰州理工大学;2014年
16 张磊;聚乙二醇基复合储热材料的制备、性能及其相变传热过程研究[D];武汉理工大学;2012年
17 Ata Ur Rehman;硫酸盐基无机水合盐化学储热材料的制备、表征及储热性能研究[D];西北大学;2020年
18 何丽红;复合相变储热沥青路面材料研制及降温机理[D];重庆交通大学;2016年
19 方昕;面向储热的复合相变材料热物性表征及调控机理研究[D];浙江大学;2016年
20 赵盼盼;固固复合相变材料制备及性能研究[D];中国科学技术大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 张静;相变储热换热装置传热特性的数值模拟[D];北京建筑大学;2020年
2 胡仁林;重力热管式中温相变储热器的基础实验研究[D];上海交通大学;2014年
3 李燚;瞬态相变储热装置设计[D];电子科技大学;2015年
4 李双双;高温多孔质相变材料制备与热管式储热器研究[D];上海交通大学;2014年
5 梅丽君;高温相变储热装置充放热过程的数值模拟[D];武汉理工大学;2009年
6 冯小江;相变储热太阳能木材干燥装置设计及性能研究[D];北京林业大学;2010年
7 何黎明;太阳能热发电中铝基合金高温相变储热材料及储热系统研究[D];武汉理工大学;2008年
8 苏文佳;太阳能建筑集热与储热系统的研究[D];江苏大学;2008年
9 周广磊;应用于太阳能储热的炭素材料的研究[D];兰州理工大学;2012年
10 王子逸;地下跨季节复合储热系统热量传输及其储释热特性研究[D];中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所);2020年
11 秦波;硝酸熔盐传热储热过程的稳定性及性能强化[D];华南理工大学;2019年
12 刘金亚;固-气-液吸附剂与相变材料的特性研究及其在储热型空气取水系统中的应用[D];上海交通大学;2018年
13 文琪;基于铝合金及熔盐相变储热材料的复合储热换热特性数值模拟[D];华北电力大学(北京);2019年
14 邱实;基于负荷侧响应的含储热热电联产的风电消纳研究[D];华北电力大学(北京);2019年
15 朱艳龙;典型熔盐储热系统耦合换热特性研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
16 韩雨彤;考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行研究[D];大连理工大学;2019年
17 叶钦贤;太阳能相变储热复合材料设计制备及其应用研究[D];上海交通大学;2019年
18 熊映;Mg-Ca-Sn-Bi系合金相变储热特性的研究[D];武汉理工大学;2018年
19 秦维高;耐水相变储热石膏板的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2018年
20 任苗;导电相变储热混凝土的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 江海;今冬复合肥淡储热情不高[N];中国化工报;2013年
2 记者 张国 通讯员 武晓东;穿衣服如同穿上“空调”[N];中国青年报;2011年
3 韩逸飞;储热产业亟待走出低谷[N];中国能源报;2020年
4 本报记者 韩益;可拆装的立体储热模块温室[N];中国花卉报;2018年
5 于建娉 本报记者 刘浩;储热式更费电 清洁力范围相差13倍[N];中国消费者报;2018年
6 潘永新;大棚用上储热袋[N];市场报;2002年
7 江海;复合肥淡储热情不高[N];农资导报;2013年
8 晨风;研究发现海洋成地球“储热器”[N];中国海洋报;2012年
9 王滨;利好政策激发收储热情,提醒绷紧安全弦[N];粮油市场报;2008年
10 本报通讯员 王锦慧 冯月静 记者 周迎久;夏天储热冬天用[N];中国环境报;2013年
11 农资;化肥企业对淡储热情为何不再高涨?[N];山东科技报;2007年
12 李娜;南工大研制出纳米复合储热建筑新材料[N];中国建材报;2006年
13 陈继军武保洲;化肥企业对淡储热情不再[N];中国化工报;2007年
14 ;纳米复合储热建筑新材料问世[N];中国高新技术产业导报;2005年
15 ;“即热式”or“储热式”!如何避开智能马桶盖的坑[N];电脑报;2020年
16 本报记者 桑雪骐;暖手宝国标实施市场反应平淡[N];中国消费者报;2010年
17 通讯员 刘国生 记者 郭东;我省建成国内首个光储热一体化项目[N];河北日报;2012年
18 辽宁 张国清;自制储热电暖器[N];电子报;2004年
19 武晓东;智能储热调温纤维在天津工业大学问世[N];中国纺织报;2011年
20 记者 周莹;四季沐歌破解跨季节采暖难题[N];连云港日报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978