同心套管式相变蓄热装置凝固过程的数值模拟

针对同心套管式相变蓄热装置模型,利用计算流体力学软件FLUENT中凝固/融化模型模拟了以硬脂酸作为相变材料时的凝固过程,在考虑液相区自然对流情况下得到了蓄热装置与热媒体耦合问题的温度场、液相体积分数随时间的变化情况,并分析了相变界面的变化规律.本文中的模拟结果与文献中的实验结果相对照吻合,具有应用的可行性.     

相变蓄热构件传热强化及其对轻质墙体蓄热性能提升研究

本文提出一种与轻质墙体内侧结合、增强其蓄热性能的相变蓄热构件。利用多物理场耦合的有限元软件COMSOL建立复合墙体的数值计算模型并验证其准确性,以相变蓄热构件内相变材料的完全熔化时间和构件表面温差作为评价依据,分析构件内部不同参数肋片的强化传热机理并优选出最佳肋片参数;以深圳地区为例,从相变材料的用量和相变温度对相变蓄热构件的使用效果进行优化,比较了肋片在相变蓄热构件提升2种轻质墙体蓄热性能上的差异。结果表明,长而薄的肋片在适宜的肋片间距下能够提升石蜡温度场和流场变化的协同性,增强传热速率;在不影响复合墙体对室外热扰延迟时间的前提下,肋片的添加使加气混凝土复合墙体的显热蓄热和放热时长分别缩短了44.8%和26.3%,聚苯板复合墙体的显热蓄热和放热时长分别缩短了20.8%和52.9%,肋片对聚苯板复合墙体的有效蓄热量和蓄热能力的提升效果较好。本文的研究结果能够为相变蓄热构件的设计和应用提供参考依据。     

高温相变蓄热装置传热性能分析

储能技术在提高能源综合利用效率方面有着不可代替的作用,它不仅可以充分满足装置和系统在供电方面的实际需求,而且可以有效解决供电在时间和空间上的矛盾,从而极大的提高能源综合利用率。一般来说,相变蓄热装置的性能主要取决于工作过程中的热传递环节,并有效的改善和调节相变蓄热装置的性能。笔者在本文将简单阐述高温相变蓄热的主要类别,并根据蓄热器的工作原理进行一定的数值模拟实验,进而分析高温相变蓄热装置的传热性能。     

一种相变储能设备的强化传热数值研究

提出了采用铝片强化相变储能设备传热的新方法,并采用软件进行了二维数值模拟,得到了随时间变化的相界面位置、温度分布、表面热流和总凝固时间.从计算结果可以看出铝片结构参数和相变材料导热系数对传热性能的影响.     

金属复合梯级相变蓄热炕性能的实验研究

为推进我国北方农村地区冬季清洁供暖,同时针对单级相变材料导热性能较差,蓄热效果较低的问题,提出了1种以太阳能为热源,3种不同熔点石蜡为相变材料的金属梯级相变蓄热炕。在3种不同供水温度下通过实验分析炕体热性能,实验结果表明：泡沫铝复合梯级相变蓄热炕的最佳供水温度为38.0℃,在此供水温度下,其睡眠阶段睡眠平均温度为28.86℃,比蜂窝铝复合梯级相变蓄热炕提高了8%,比纯石蜡梯级相变蓄热炕提高了13%,比纯石蜡单级相变蓄热炕提高了19%;其睡眠阶段睡眠温度标准差最大值为0.53℃,而纯石蜡梯级相变蓄热炕为0.50℃,二者相差很小。在提高睡眠温度的同时,也保障了睡眠区域温度的均匀性。     

相变材料球蓄热槽放热特性的数值分析

用数值模拟的方法，将填充了相变材料球的蓄热槽内部划分为蓄热体和热媒体两个计算区域，分别建立数学模型，解决了两区求解时互为条件的耦合问题，并应用焓法计算蓄热体内部的相变过程，得出了与国外实验结果吻合的结果。     

填充了球状相变材料的蓄热槽放热特性的数值分析

用数值模拟的方法，将填充了球型相变材料(PCM)的蓄热槽内部划分为蓄热体和热媒体两个计算区域，分别建立数学模型，解决了内部相变导热的蓄热体区和流动的热媒体区求解时互为条件的耦合问题；应用焓法计算蓄热体内部的相变过程。得出了与国外实验结果吻合的结果。     

新型平板热管蓄热装置固—液相变过程数值模拟

本文建立了新型平板热管相变蓄热装置的模型,利用数值模拟软件Fluent 6.2.16对以石蜡作为相变材料的融化过程进行了详实的研究,得到了相变材料的温度场和液相体积分数随时间的变化情况,分析了相变界面的变化规律。同时对不同翅片尺寸、不同传热温差下的传热情况进行了对比,得到了其对传热过程的影响规律。     

蓄热式加热炉的传热及流动特性研究概述

较之传统加热炉,蓄热式加热炉在炉内传热和流动特性上具有鲜明的特点,其影响因素众多,实际情况复杂,在设计与运行中常通过改变结构参数与运行参数的方法对其进行调节控制。掌握其影响因素与生产能力的内在关系,对于保证炉内工件加工质量和节能降耗具有重要的指导作用。     

Numerical simulation of phase change heat transfer of a solar flat-plate collector with energy storage

The technical feasibility of an innovative solar collector is studied in this paper. A phase change material (paraffin) is used in the solar collector to store solar energy. This type of system combines both collection and storage of thermal energy into a single unit. The major advantages of the phase change stores are their large heat storage capacity and isothermal behavior during the melting and solidifying processes. A negative aspect of paraffin is its low thermal conductivity which increases the melting and solidifying time for paraffin energy storage. In this paper, new aluminum foams infiltrated with paraffin are presented. It presents a two dimensional model describing the melting and solidifying processes of paraffin while accounting for both phase change heat transfer and natural convection. Apparent heat capacity method was used to simulate the melting and solidifying processes of paraffin. The simulation results show that the motion of the hot liquid paraffin plays an important role in increasing the heat transfer between paraffin and top surface of solar collector. The shape profile of the pure paraffin solid-liquid interface is determined by the synergistic relationship between its temperature and velocity field. Though aluminum foams impregnated with paraffin will limit motion of the hot liquid paraffin, the heat transfer ability is greatly improved. The distributions of the temperature in the paraffin with aluminum foams are more homogeneous compared with that of the paraffin without aluminum foams. Thus, use of aluminum foams infused with paraffin improves heat transfer and enhances paraffin’s melting and solidifying rates.     

相变储能地板辐射供暖系统蓄热性能数值模拟

以加装相变储热地板的建筑热环境控制为背景,采用Fluent软件对底部加装相变材料的低温热水辐射供暖二维方腔模型进行了数值模拟,该模型考虑变物性计算,并包含相变区及导热、固体壁面间辐射与自然对流的耦合换热。研究了相变材料的相变温度和导热系数对方腔内空气温度的影响。研究结果表明,提高相变材料的导热系数可使供暖系统的热惰性减弱,即加快单位时间方腔内空气的温升。拟合出了相变温度与方腔内空气温度的关系式。提出了一种新型地板蓄热结构,可加快方腔内空气温升,还可实现能源利用多元化。     

基于Ansys的相变墙体传热特性计算分析

基于Ansys软件建立数学模型,计算分析了不同厚度相变储能材料、不同相变墙体结构的传热特性.计算结果表明,相变储能材料越厚,相变墙体内层与室内环境界面温度随外界温度变化幅度越小,能够有效降低室内空调设备的能耗;相变储能材料厚度一定时,不同结构的相变墙体从节能降耗角度差别不大:相变储能材料位于墙体中心位置时节能效果较好.     

电加热相变蓄热地板供暖房间热特性数值模拟与分析

介绍了电加热相变蓄热地板供暖的优点，综合考虑室外气象因素、室内辐射特性和相变材料自身的热物性建立了电加热相变蓄热地板供暖系统的计算模型。比较了相变蓄热地板与传统散热器供暖的热舒适性和能耗，结果表明相变蓄热地板能够改善室内热舒适性和降低能耗。     

肋片管换热器管外三维流动与传热的数值模拟

对肋片管换热器管外三维流动与传热情况进行了数值模拟,计算结果表明所建立的简化模型是可行的,拟合得到的换热公式达到了一定的准确度。     

Numerical model and experimental validation of heat storage with phase change materials

This paper describes the numeric model developed to simulate heat transfer in phase change materials (PCM) plunged in water tank storage. This model, based on the enthalpy approach, takes into account the conduction and the convection into PCM as well as at the interface between PCM and water of the storage. Furthermore, hysterisis and subcooling are also included. This model has been implemented in an existing TRNSYS type of water tank storage. It allows the simulation of a water storage tank filled with PCM modules made of different materials and different shapes such as cylinders, plates or spheres bed. Comparisons between measurements and simulations has been undertake to evaluate the potential of this model.     

密集型桩埋换热器管群周围土壤换热特性的数值模拟

以一实际地源热泵系统为例,在全年逐时负荷计算的基础上,对大面积密集型桩埋换热器管群周围土壤的换热特性进行了数值模拟。提出了土壤换热中热屏障的概念,并分析了热屏障的形成原因及其特性,即形状不规则、动态变化和危害性。长期运行中,热屏障带的温度增长速率要高于土壤平均温度的增长,建议从负荷平衡和热屏障两个角度进行分析,以保证地源热泵系统稳定可靠的运行。     

室内空气自然对流换热的数值模拟研究

应用PHOENICS软件对自然对流换热条件下室内空气温度场和速度场进行了数值模拟，并对温度场的模拟结果进行了实验验证。结果表明，模拟计算值与实验值吻合得较好。     

太阳能季节性相变蓄热热泵系统在哈尔滨应用的模拟研究

介绍了该系统的原理、组成部分及运行模式。建立了系统数学模型。以CaCl2.6H2O作为相变蓄热材料,以哈尔滨地区应用该系统的某别墅为例,对不同太阳能集热器面积和蓄热体积下的集热量、蓄热装置换热流体进出口温度、相变材料平均温度及蓄热装置散热损失进行了模拟与分析。结果表明,当太阳能集热器面积与蓄热体积匹配合适时,使用较小面积的太阳能集热器集得的热量就可满足建筑物的热负荷需求。