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相变储热系统传热强化理论与实验研究

方铭  
【摘要】:潜热储热系统由于具有储热密度高、储热放热过程近似等温的特点,近些年来被广泛应用于太阳能利用、工业余热回收和电力移峰填谷等领域。然而,用于储热的相变材料的导热系数往往较小,这一缺点限制了它的应用和发展。因此,提高潜热储热系统的储热放热速率和均匀性成为了目前国内外研究的重点。在相变储热系统中添加肋片是既简单又实用的强化相变材料传热的办法,本文通过数值计算结合实验,研究了不同规格肋片对相变储热单元的储热和放热性能的影响,主要研究内容如下: (1) 利用焓法,建立了套管型相变材料储热系统模型,通过数值计算,研究了储热系统中肋片个数、肋片高度和壁面温度对相变完成时间、储热量和放热量的影响。计算结果表明,肋片的规格和壁面温度对于储热系统的储热性能和放热性能有着重要的作用。 (2) 搭建了相变材料传热强化研究的实验装置,通过实验研究了光管和多种规格肋片管组成的相变储热单元的储热和放热性能。实验结果表明,在相变储热单元中采用肋片能够很好的改进相变材料的储热和放热速率,肋片的结构参数对相变储热和放热速率有较大的影响。 (3) 将数值计算结果和实验结果进行对比,来验证数值计算的准确性,结果显示数值计算值和实验值较为吻合。


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