相变蓄热水箱温度特性的试验研究

相变蓄热技术是提高太阳能系统利用效率的重要途径之一。本文搭建了一套相变蓄热水箱试验系统,在初始水温80 ℃、进水温度5℃的工况下,测试得到了水箱内各温度点随无量纲时间的变化,在进水流量分别为1,3,5,7,9 L/min时,基于MIX number和填充效率分析法,深入分析了相变蓄热水箱的热特性。基于三水合醋酸钠研究的试验结果表明,当水箱温度为80 ℃时,普通水箱、PCM48和PCM58的能量分别为18.81,19.34,19.07 MJ。进口流量相同时,相变蓄热球越靠近水箱进口,水箱的热分层效果越好。     

水-相变材料复合蓄热装置的充放热特性研究

研究了一种新型的水-相变材料复合蓄热装置,在水箱的上部添加少量相变材料,设置2个均流孔板将水箱分为高温段、低温段和过渡段,并对其蓄热特性进行了试验研究,分析了充热、放热过程中水箱内的温度分布,以及相关因素的影响.试验测试表明:(1) 水-相变材料复合水箱在充热和放热过程中,均存在着明显的温度分层;(2) 对于充热过程,流量越小,充热温度越稿,分层效果越明显;(3) 对于取热过程,相变材料能有效提高较高温度热水的供应量.     

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%。     

螺旋凹槽相变球蓄热效率仿真与研究

为了提高蓄热装置内蓄热球的蓄热效率,该文设计了一种表面有螺旋凹槽的蓄热球,用ICEM CFD建立了三维模型并进行网格划分,在fluent中分别仿真了一种基于凹槽蓄热球和光滑蓄热球的相变储热水箱在初始温度308 K、入口流速0.1 m/s、入口温度363K和初始温度308 K、入口流速0.15 m/s、入口温度363 K两种工况下的蓄热过程,得到了蓄热过程中相变材料(PCM)温度和液相率随时间的变化曲线以及液相率的分布云图,截取了蓄热过程中某一时刻的水流速度矢量图.研究结果得出:与光滑蓄热球相比,螺旋凹槽蓄热球的凹槽结构既增加了PCM与热媒体的热交换面积,又增强了蓄热箱内的对流传热,提高了换热效率,避免了热量的流失.对整个蓄热箱而言,大大减少了蓄热时间,提高了蓄热箱的蓄热效率.     

水-相变材料复合蓄热装置的温度分布模型研究

研究了一种新型的水-相变材料复合蓄热装置:在水箱的上部添加少量相变材料,设置两个均流孔板将水箱分为高温段、低温段和过渡段.在普通水箱多节点模型的基础上,建立了水箱内温度分布的数学模型,在时间域进行了离散,编制了程序进行模拟分析,并通过试验进行了验证,测试数据和模拟分析的数据能够较好地吻合,说明所建立的模型以及模拟计算的方法是合理的.     

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。     

泡沫金属基相变蓄热单元管蓄热性能研究

用LB方法研究了相变蓄热单元管内融化过程,以蓄热量及融化速率为评价标准分析了不同操作参数及泡沫金属结构对相变蓄热单元管的强化蓄热作用。填充泡沫金属有利于提高管内的融化速率,是一种可行、高效的方法。泡沫金属的结构对融化速率影响较大,孔隙率越小融化速率越高,但孔隙率的减小使得单管内相变材料装载量急剧下降;泡沫金属体积热容越大,温度变化越慢,不利于融化速度的提升;导热系数对融化速率的影响较大,导热系数越高相变材料融化越快,同一时间段内,管内整体温度相对较高,蓄热量大。     

热泵空调系统中相变蓄热特性及系统性能试验研究

将相变蓄热装置与空气源热泵空调系统进行结合,主要研究在部分冷凝热回收模式下,相变蓄热箱中分别采用单一相变材料(纯石蜡)和复合相变材料(纯石蜡/泡沫铜)进行冷凝热回收的试验。通过试验数据比较加入促进导热材料前后蓄热材料在进行部分冷凝热回收时的蓄热温变速率,以及系统的吸排气压力、制冷能效比、综合能效系数等系统参数的改善情况。结果表明:空气源热泵空调系统在部分冷凝热回收模式下,复合相变材料与单一相变材料相比,蓄热速率提升了6.5%,温差减少了44.1%,温度分布更为均匀;系统性能中,制冷性能系数(EER)提升4.1%,综合能效系数(COPt)提升30.5%,各项指数在复合相变材料蓄热系统中均有提升。试验数据和结论为复合相变材料蓄热的推广及进一步研究提供参考。     

填充泡沫铜对石蜡相变蓄热性能的试验研究

以石蜡作为相变蓄热材料,泡沫铜作为填充材料加工制作了相变蓄热装置,并搭建了蓄热器热性能实验台,对填充泡沫铜和未填充泡沫铜的蓄热容器分别进行了相变蓄热试验,测量相变材料的温度并通过数据采集仪进行采集,整理绘制了在不同条件下的温度时间曲线并进行了分析讨论。结果表明泡沫铜的添加不仅使蓄热器内温度分布均匀,而且大大缩短了蓄热所需时间。     

高导热能力的蓄热装置传热性能研究

固液相变材料的导热系数极低,往往不能在规定时间内完全相变融化以吸收电子设备工作的热负荷,导致电子设备出现局部超温现象。文中采用数值仿真和试验测试的方法对高导热能力蓄热装置进行研究。采用均温板与蓄热装置一体化设计,均温板将点热源转换为面热源消除了电子产品温度峰值导致局部超温的问题,也增加了相变材料的吸热面积。同时在相变材料中设置铝合金板以及铝合金波纹板。通过上述设计,增大了石蜡的当量导热系数,增加了短时间内石蜡的融化量进而提高了蓄热能力。     

单元组装式太阳能储热器的Fluent蓄热性能研究

研制一种单元组装式太阳能储热器,采用熔盐作为蓄热材料,利用Fluent中的凝固/融化模型对相变材料在储热器的蓄热、相变过程进行数值模拟研究,得到了相变材料固-液相变过程不同时刻的温度场分布,通过与实验数据对比验证了模拟方法的可行性;分析了传热介质入口温度以及流速对储热器储能过程的影响,计算了一定工况下,储能过程温度随时间的变化情况,得到之间的关系表达式以及对流传热系数与Re的关系,对太阳能储热器的设计、模块化生产及应用具有重要现实意义。     

套管型相变蓄热装置蓄热过程动态模拟

对一种用于热泵热水器的套管型相变蓄热装置建立了数学模型,用Fluent软件对其蓄热过程进行了动态模拟,得出以月桂酸为蓄热介质的套管型蓄热装置在蓄热过程中,PCM管内不同半径处温度、液体比、热流密度随时间的变化情况,以及制冷剂与蓄能材料之间的热流密度随时间的变化规律.     

PV/T与热泵一体化系统中蓄热水箱温度分层性能研究

选取太阳能PV/T与热泵一体化系统中的蓄热水箱作为研究对象,通过试验与数值模拟的方法,分别研究不同流速工况(0.10,0.15,0.20 m/s)以及不同蓄热水箱结构对其温度分层性能的影响。结果表明,在0.10 m/s流速下,进、出水口温差约为2 ℃,且进水流速越大,进水口与出水口之间的温差越小;结构1水箱的取出效率为11.44%,结构2水箱的取出效率12.43%,所以进、出水口位置分布越远,水箱温度分层效果越好。     

楔形板式相变单元蓄热过程的数值模拟及试验验证

为了保持板式相变单元易加工、组配灵活等特性的同时提高矩形板式单元的蓄热性能,在普通矩形储能单元的基础上调整纵向体积分布设计了一种楔形板式相变单元,通过FLUENT软件模拟2种单元所属蓄热装置在不同入口温度和不同入口流速下的蓄热过程,并通过试验研究得到了2种装置内PCM在不同工况下的温度曲线.研究表明:相对于矩形单元,楔...     

热泵热水器蓄热水箱分层蓄热技术试验研究

现有热泵热水器基本采用小温升循环加热方式对蓄热水箱的水进行加热,这种加热方式的弊端是需要将整箱水加热到设定温度后才可使用。若热水不足则需要重新利用热泵将整箱水的温度提高到设定值,不仅加热时间长,而且消耗的电能多,更严重地是剩余的热水会产生一定的不良影响。针对上述问题,首先通过对蓄热水箱分层蓄热技术试验研究,然后提出热泵小温升和大温升相结合的分区循环加热方式,最后通过试验数据分析验证了该加热方式能够很好解决现有热泵热水器以上不足,使用户获得更好的体验感。     

内翅式套管相变蓄热器蓄热特性的模拟研究

翅片的添加可以有效改善相变蓄热速率低的问题,研究翅片结构参数对蓄热器强化蓄热的影响具有重要意义。该文采用FLUENT软件对内翅式套管相变蓄热器蓄热特性进行模拟研究,考虑自然对流作用下,探讨了蓄热器内翅片个数,翅片高度,翅片厚度等因素对石蜡蓄热过程的影响。研究表明:自然对流在内翅式套管相变蓄热器蓄热过程中发挥重要作用;翅片的添加提高了换热效率,翅片个数,高度和厚度的增加都能起到强化换热的效果,但强化换热效率均会渐趋平缓,翅片高度增加的效果最理想。     

太阳能空调蓄热水箱特性研究

根据南京地区的太阳辐射强度及典型建筑负荷的日变化规律,得出单位集热面积时可满足的负荷建筑面积及蓄热水箱温度变化规律;并对几种不同体积蓄热水箱进行了分季节的启动时间分析。结果表明,蓄热水箱体积影响着户式太阳能空调系统性能:夏季,在单位集热面积的情况下,水箱体积以70L为基准,体积增大114%,热水工作范围减小54%,可承担负荷减小25.2%,同时,体积增大到150L后启动时间也变为原来的2倍以上,可见,蓄热水箱体积越小越好,但它存在一个最小值随着日工作时间的延长而增大;冬季蓄热水箱体积对负荷的影响较小,但即使70L的水箱,冬季启动耗时也比夏季多4h。     

肋板式相变蓄热器蓄热性能的试验研究

采用萘作为蓄热材料,对其在新型铝制肋板式相变蓄热器中的储、放热过程即内部萘的熔化和凝固过程进行了试验研究,改变了供、取热流体参数,测定了储、放热过程的时间,分析了热流体的入口温度与流量对蓄热器储、放热过程的影响.结果表明,新型肋板式相变蓄热器极好地发挥了换热元件的作用,热流体的入口温度与流量对储、放热速率有重要的影响.     

太阳能空调用多级水箱蓄热系统特性研究

介绍一种用于太阳能空调系统的多级水箱蓄热系统,在对其进行了理论分析的基础上,借助搭建的多级水箱蓄热试验装置,对不同级数系统的性能进行了试验研究。结果表明:随着多级水箱蓄热系统级数的增多,第一级蓄热水箱完成蓄热耗时变短,蓄热量品位逐步提高;在蓄热过程中系统级数越多,理想供热进口水温工作时间越长,但放热过程中情况与之相反。据此提出了系统的优化改进方案,优化改进后的系统对理想供热进口水温工作时间的延长效果明显。     

翅片缩放管相变蓄热体热工特性数值模拟

蓄热式换热器是高温有机化合物废气氧化器的核心部件之一。提出了一种带有赤藓糖醇相变材料的翅片缩放管式蓄热体,并用数值模拟的方法对蓄热体蓄放热过程的热工特性进行研究,分析了翅片厚度对蓄热体传热性能的影响。模拟结果表明：翅片缩放管（翅片厚2 mm ）在蓄/放热阶段的传热速率分别比光管缩放管高13％和9％,一定条件下适度增加翅片厚度有助于提高蓄热体的蓄放热性能。所得结论为今后翅片缩放管相变蓄热体的优化设计提供了理论依据。