相变蓄热同心套管传热模型和性能分析

建立了一种简便的相变蓄热同心套管传热模型,用来求解相变材料在相变过程中流体温度和相变界面随时间和向位置的变化规律,模型中考虑了相变材料导热热阻和有效传热面积随时间和位置的变化,适用于流体入口温度和流量随时间变化的情况,计算值与有关文献值吻合,验证了模型的正确性。藉此模型对文献「７」中相变贮能换热器的储、放热性能进行了模拟分析。     

不同结构组合式相变材料换热器性能分析

基于焓法建立可靠的相变传热模型,对采用单一相变材料的换热器及不同结构组合式相变材料换热器的相变传热过程进行数值分析.结果表明:组合式相变材料换热器的性能优于采用单一相变材料的换热器,特别是串联结构组合式相变材料换热器;不同结构组合式相变材料换热器中,流体不同入口速度对换热器性能对比具有较大影响;合理选择组合式相变材料各...     

圆柱形等距螺旋盘管式相变蓄热装置蓄热性能研究

文章设计了一种以石蜡为相变材料的圆柱形等距螺旋盘管式相变蓄热装置,并通过实验分析了该装置的传热特性,以及传热流体入口温度、入口流量对石蜡的融化特性、相变蓄热装置的蓄热量及相变蓄热系统总传热系数的影响。分析结果表明:融化后期,石蜡的融化速率会明显加快;当传热流体入口温度一定时,随着入口流量逐渐增大,蓄热装置的最终显热蓄热量略微升高;与传热流体入口流量相比,传热流体入口温度对石蜡融化速率影响较大;相变阶段,石蜡的传热性能较强,传热流体入口温度越高,石蜡的传热性能越不稳定。     

多级并联相变管壳式换热器传热性能分析

在管壳式换热器中并联填充多级相变材料或填充单相变材料,比较两种传热装置的传热性能,分析相变材料在两种换热器的换热过程中的熔化特性、换热速率。结果显示：对于相变材料三级并联填充的换热器,相变材料完全熔化时间沿换热内管（热工质流体）轴心往外逐渐增加;在所有相变材料均完成相变之前,其三级并联相变材料的熔融前沿呈曲线状;相变材料三级并联填充的换热器的最高换热速率是单相变材料填充的1.03倍;热工质流体入口温度不变时,增加热工质流体流量可以在一定限度上增加相变材料三级并联填充的换热器的换热效率;但热工质流体流量过大会在一定限度上降低相变材料三级并联填充的换热器的换热效率。     

基于ANSYS FLUENT的板式换热器性能仿真

板式换热器作为海水淡化设备的关键部件，换热器的结构对于整个设备的正常运行、使用寿命以及海水淡化处理的效果都起着关键作用。但长期以来板式换热器的结构设计主要依赖于经验公式，缺乏可靠的设计分析方法。因此，根据板式换热器的结构，通过质量守恒方程、动量守恒方程以及能量守恒方程建立换热器的能量传递数学模型，采用湍流(RNG k-ε)模型建立质量传递模型。使用ANSYS FLUENT建立了板式换交换器的三维几何模型。并模拟了不同工况下的热力学性能。根据模拟结果分析了压力场、温度场、速度场和流动情况。比较分析了换热器在不同流量和冷热流体温差下的传热性能和阻力性能。为了提高板式换热器的效果可通过增加冷流体的流速和增加冷流体和热流体之间的温差来确保更大的传热系数，从而提升换热器的热交换性能。研究结果为不同工况条件板式换热器使用及设计提供了理论支持。     

波纹板式换热器传热与流动特性分析

通过数值模拟的方式,对一种用于低粘度流体的波纹板式换热器的传热特性和阻力性能进行分析,以控制变量法分析了流体速度对传热特性及阻力性能的影响;搭建了板式换热器测试平台,验证了数值模拟结果的正确性和可行性;用等速法拟合了Nu-Re与Eu-Re的相关准则式,并采用JF因子评价换热器综合性能。结果表明：模拟结果与实验结果相比误差在10%以内;当流体流速小于1.0 m/s时,换热器传热系数和压降随着流速的增大而增大,但综合换热性能逐渐变差,在此流速范围内,总传热系数随冷流体进口温度升高而增大。     

板式相变储能换热器流动与换热性能实验研究

为了探究板式相变储能换热器在不同工作状态下的流动与换热性能,以及不同工况下的损失。通过实验研究换热流体的流速、温度以及板式相变储能的摆放位置对相变储能换热器出口温度、换热功率以及效率的影响。实验结果表明,在相变材料融化结束前,进口流体流速高、温度低时,出口流体温度高,进口流体流速低、温度高时,出口流体温度低;当相变材料融化结束后,进口流体流速高、温度低时,出口流体温度低,进口流体流速低、温度高时,出口流体温度高。换热流体温度高、流速低时,效率低;换热流体温度低、流速高时,效率高。相变储能换热器的摆放位置对换热器的流动与换热性能只产生微弱的影响。     

夏季间歇运行工况下相变温度对相变回填地埋管换热器传热性能的影响

为探究相变温度对相变材料回填地埋管换热器传热性能的影响,建立管内流体换热、回填区域相变换热及土壤换热的三维耦合传热数值模型,利用焓-多孔介质模型对相变区域相变问题进行处理,研究夏季间歇运行工况下不同相变温度回填材料对埋管换热器传热性能的影响。结果表明:添加PCM,可有效提高换热量,短期内缓解埋管周围热积聚,利用相变温度18℃的PCM回填,单位井深换热量至少比普通材料回填提高49.54%;在间歇运行初期,换热量随相变温度的升高逐渐减小,低相变温度的PCM可明显改善埋管换热量,但随着时间的进行,较高相变温度PCM回填对换热器换热量的改善效果优于前期低相变温度。此外,在运行期间,不同相变温度的PCM表现出不同的熔化、凝固特性,当PCM的熔化、凝固过程交替进行时,可减缓土壤温度在运行期间内波动幅度。     

基于耗散理论的螺旋板式换热器多目标优化设计

在理论的基础上,分析了螺旋板式换热器运行过程中,传热和压降引起的耗散数与冷流体出口温度和冷、热流体的流速的关系。利用多目标遗传算法,以传热和压降引起的耗散数最小为目标,对流体出口温度和冷、热流体的流速的组合进行了优化。给出了优化实例,根据优化解对优化效果进行了评价,指出采用优化解对换热器进行设计,可以减少流体流动的压降减少水泵用能,而且可以减少传热单元数、降低设备的投资和运行费用,提高换热器的经济性。     

管内流体流动管外PCM发生相变的贮能系统热性能研究

建立了分析空调贮能系统中管内流体流动管外PCM发生相变的相变的贮能器热性能的数学模型，并进行了数值计算。其中，把传热流体看作是沿轴向的—维无粘流动，对PCM相变过程的求解用显热容法。计算结果与文献中的计算结果吻合较好。所得结论对该类贮能系统的设计和性能优化有一定指导作用。     

相变储能堆积床传热特性的研究

基于多孔介质传热理论,建立了储能堆积床的传热模型.在此基础上分析了换热流体流量、温度、单元尺寸、相变材料导热系数和孔隙率等参数对堆积床传热特性的影响.研究表明,提高相变材料的导热系数,增大换热流体温差或减小单元尺寸对堆积床传热速率有明显提高,而提高换热流体流量,增大对流换热系数对传热速率的影响不明显.因而强化相变材料侧的传热过程是提高堆积床传热速率的有效途径.     

含相变微粒流体层蓄热过程的传热机理研究

对含有相变微粒并且水平放置的流体层,在底部加热和周围绝热保温条件下的蓄热传热机理进行了理论分析研究,与无相变颗粒流体的蓄热过程进行了对比数值模拟。结果表明：对较薄的蓄热流体层,含相变微粒流体的蓄热完成时间短于无相变颗粒流体,随着液层厚度的增加这种差别减小。同时对液体层内不同高度下平均温度的分布和变化过程进行了分析研究。     

热管式吸热器单元热管传热的数值模拟分析

热管式吸热器的热性能分析对吸热器设计有着重要意义，但由于其相变过程与热管传热的耦合作用十分复杂，至今仍是很少有人深入研究的领域。本文基于焓法建立单元热管耦合传热的物理和数学模型，模拟计算了热管壁温、蓄热容器壁温、循环工质出口温度及相变材料熔化率等参数，并与基本型吸热器进行比较，验证了热管吸热器明显改善了温度分布的均匀性和相变材料的熔化率。     

High temperature latent heat thermal energy storage using heat pipes

A thermal network model is developed and used to analyze heat transfer in a high temperature latent heat thermal energy storage unit for solar thermal electricity generation. Specifically, the benefits of inserting multiple heat pipes between a heat transfer fluid and a phase change material (PCM) are of interest. Two storage configurations are considered; one with PCM surrounding a tube that conveys the heat transfer fluid, and the second with the PCM contained within a tube over which the heat transfer fluid flows. Both melting and solidification are simulated. It is demonstrated that adding heat pipes enhances thermal performance, which is quantified in terms of dimensionless heat pipe effectiveness.     

内通传热流体的圆管外相变材料的无量纲储传热准则的研究

建立了分析内通传热流体的圆管外相变材料储,储热特性的理论模型,并提出分析瞬态相变层厚度分布,传热流体轴向温度分布及圆管相变材料储,传热量的新方法：温度－固液界面移动交替迭代法,通过理论分析和数值计算,得到确定上述参数的无量纲公式,公式与数据点的平均拟合精度分别为０．３％、１．６２％和２．５％。准则公式计算值与相同条件下的文献值吻合,验证了本文模型、方法和结果的正确性。所得的无量纲公式不局限于某一种     

Numerical study of nanoencapsulated phase change material inside double pipe heat exchanger

Nanoencapsulated phase change material (NPCM) slurry is a dispersion where the phase change material (PCM) is dispersed in fluid. Compared with fluid, these nanofluids have a higher heat capacity during the phase change and a possible enhancement, as a result of this phase change, in the heat transfer phenomenon. To appreciate the merits, in terms of energy, a numerical study has been carried out with fluid based on NPCM inside double pipe heat exchanger. The numerical simulation results have been validated using experimental heat transfer data. The Reynolds and Nusselt numbers have been determined using thermal conductivity and viscosity evaluated in the same conditions as those in numerical model. The results obtained show an improvement of this energetic criterion at low mass flow rate compared with the base fluid. Analysis of the numerical and analytical results reveal that higher inlet flow rate and NPCM concentration results in higher heat transfer rate. In addition, increasing NPCM slurry temperature decreases its performance due to fast melting of PCM inside the tube.     

A numerical model for heat sinks with phase change materials and thermal conductivity enhancers

The effectiveness of thermal conductivity enhancers (TCEs) in improving the overall thermal conductance of phase change materials (PCMs) used in cooling of electronics is investigated numerically. With respect to the distribution of TCE and PCM materials, the heat sink designs are classified into two types. The first type of heat sink has the PCM distributed uniformly in a porous TCE matrix, and the second kind has PCM with fins made of TCE material. A transient finite volume method is used to model the heat transfer; phase change and fluid flow in both cases. A generalized enthalpy based formulation and numerical model are used for simulating phase change processes in the two cases. The performance of heat sinks with various volume fractions of TCE for different configurations is studied with respect to the variation of heat source (or chip) temperature with time; melt fraction and dimensionless temperature difference within the PCM. Results illustrate significant effect of the thermal conductivity enhancer on the performance of heat sinks.     

Thermal performance analysis of a flat slab phase change thermal storage unit with liquid-based heat transfer fluid for cooling applications

This paper presents the results of a thermal performance analysis of a phase change thermal storage unit. The unit consists of several parallel flat slabs of phase change material (PCM) with a liquid heat transfer fluid (HTF) flowing along the passages between the slabs. A validated numerical model developed previously to solve the phase change problem in flat slabs was used. An insight is gained into the melting process by examining the temperatures of the HTF nodes, wall nodes and PCM nodes and the heat transfer rates at four phases during melting. The duration of the melting process is defined based on the level of melting completion. The effects of several parameters on the HTF outlet temperature, heat transfer rate and melting time are evaluated through a parametric study to evaluate the effects of the HTF mass flow rate, HTF inlet temperature, gap between slabs, slab dimensions, PCM initial temperature and thermal conductivity of the container on the thermal performance. The results are used to design a phase change thermal storage unit for a refrigerated truck.