梯形蓄热罐形状对蓄热性能影响的数值研究北大核心CSCD

蓄热可应对太阳能光热利用中的间歇性问题,可提供平稳的热能输出,提高能源品质。固液相变蓄热因其蓄热密度大、蓄/放热过程温度恒定等优点备受关注。固液相变蓄热过程中存在相变材料熔化与温度不均匀的现象,难熔区域极大地延长了整体相变蓄热时间。本工作提出了一种通过改变蓄热罐形状来改善熔化不均匀现象的设计方法,设计了5种具有不同梯度比的梯形相变蓄热罐;通过数值模拟方法研究了5种梯形蓄热罐的蓄热性能,得出以下结论:增加上部区域相变材料的比例有利于将热量及时传递到固态区域,减小了热量传递的阻力,加快了整体传热速率。增加上部区域相变材料比例(即模型1和模型2)的完全熔化时间较基准模型3的完全熔化时间都有缩短,分别减少了39.06%和29.37%。研究结果为相变蓄热罐结构设计和工程应用提供一定参考。