矩形蓄热单元内石蜡的相变传热特性

为掌握蓄热单元内相变材料(phase change material, PCM)的传热特性,提高相变换热器的传热效率,采用焓-孔隙率模型,利用FLUENT软件对石蜡在矩形蓄热单元内的传热过程进行数值模拟,引入单元液相分数β及无量纲Fo、Ste和Ra分析圆管外不同位置处石蜡的蓄/放热规律及换热流体入口温度不同对石蜡蓄/放热过程的影响规律。结果表明:圆管外石蜡的总体熔化快慢按照上部、左/右部、下部的顺序进行,且上部比其它部分完成熔化所需时间缩短20%以上;放热过程中,圆管外石蜡的总体凝固快慢按照下部、左/右部、上部的顺序进行。矩形壳体内PCM蓄热过程的传热机制由导热逐渐过渡为自然对流。增加换热流体与石蜡之间的温差能显著提高蓄放热效率。通过多项式拟合得到关于β的准则关系式。     

平板微热管阵列相变蓄热装置蓄/放热性能

为提高相变蓄热装置的性能,基于平板热管技术设计了一套相变蓄热装置,将熔点58益的工业石蜡作为该蓄热装置的蓄热材料,对平板微热管阵列在蓄/放热过程的均温性能、蓄热装置内部石蜡温度变化以及蓄热装置的蓄/放热效率进行实验分析,同时对不同供/取热流体温度和流量的实验条件下蓄热装置蓄/放热特性进行研究.结果表明：平板微热管阵列在蓄/放热过程中性能稳定,蓄热装置蓄/放热效果良好;在供/取热流体流量为2.0 L/min,供热流体温度为80益,取热流体温度为20益的实验条件下,计算得到该蓄热装置平均蓄热功率、放热功率分别为662、764 W.     

石蜡相变蓄热过程数值模拟

相变材料（PCM）相变过程的传热特性对潜热储存过程的有重要的影响．对一种圆环形柱体石蜡相变蓄热材料,分别建立了忽略液相自然对流和考虑液相自然对流相变过程的数学模型,采用FLUENT软件对其蓄热熔化过程进行数值模拟,获得石蜡熔化过程温度场分布、熔化时间以及相界面移动规律,并数值计算了石蜡水平放置和竖直放置时,熔化过程的熔化时间和温度分布．对比两种模型的模拟结果表明,当石蜡材料厚度大于40mm,熔化过程中液相中自然对流作用对熔化过程有较大的影响．     

椭圆管强化多管蓄热器的数值模拟

针对多管式相变蓄热器模型,运用CFD技术对相同横截面积的圆管、椭圆管外的1.5%石墨烯/石蜡复合相变材料的熔化、凝固过程进行仿真。在考虑自然对流的情况下,模拟结果表明：椭圆管的换热综合性能高于圆管;当内管中水的流速相同时,椭圆管的蓄放热效率分别比圆管高12.96%和9.20%。     

泡沫金属相变材料凝固传热过程的数值分析

利用计算流体力学软件FLUENT凝固/熔化模型,对填充以及未填充泡沫金属的2种相变材料蓄热球的相变传热过程进行数值模拟研究,得到了在第1类边界条件下蓄热球放热过程中的温度场分布、相界面移动规律。研究结果,表明与单纯填充相变材料的蓄热球相比,填充泡沫金属的相变材料蓄热球可以有效减少其放热时间,提高蓄热系统的放热速率。     

中温相变蓄热装置的蓄放热性能研究

以相变温度为80℃的相变蓄热装置为研究对象,根据建立的相变传热分析模型,应用数值模拟的方法,研究了蓄热体——相变材料的热物性参数、几何尺寸、填充率,以及热媒体——热水的流速等因素对蓄热装置蓄、放热规律及其特性的影响.研究结果表明,当板状定形相变材料的导热系数在0.4W/(m·K)左右、板厚为8 mm、相变材料的填充率在65%~75%、热媒体流速为5~8mm/s时,蓄热装置可获得较高的蓄、放热效率.     

翅片管式相变储能换热器蓄放热性能的数值研究

针对目前换热器热量利用率不高、换热效率低的问题,提出一种翅片管式相变储能换热器。建立翅片管式相变储能换热器的二维传热模型,采用ANSYS软件对翅片管外相变材料的熔化和凝固过程进行数值模拟,分析不同翅片参数对相变熔化和凝固时间的影响,得出蓄放热阶段的传热规律。结果表明:在蓄热阶段,相变材料在同一高度优先在靠近换热管管壁处开始相变;在同一垂直面上,自上而下熔化。在放热阶段初期,相变区域对流作用较明显,相界线弯曲程度较大;后期时,对流换热作用逐渐减弱,固液相界线趋于平直。翅片的导热系数、厚度、间距的变化会影响相变材料熔化和凝固的时间,其中翅片间距起主要作用。     

套管式太阳能相变蓄热器强化传热数值模拟

因太阳能相变蓄热技术节约资源、保护环境,符合我国目前的能源发展要求,而受到研究人员的关注。而太阳能具有间歇性、不稳定等特点增加了其利用的难度。通过有限元数值分析方法对套管式相变蓄热器进行模拟,探究相变材料(phase change materials, PCM)在太阳能相变蓄热器中的作用。结果表明,添加膨胀石墨可大幅度提升太阳能蓄热器的蓄放热效率。相比于传统石蜡蓄热,在入口速度、环境温度等初始条件相同时,添加质量分数为20%的膨胀石墨的石蜡蓄热时长缩短了91.11%,起到强化传热的效果。该研究为研制太阳能热水器、高效换热器及建筑节能和其他领域的热能储存等提供重要参考。     

相变储能水箱蓄放热性能多因素模拟分析

目的研究多种影响因素下的相变储能水箱蓄放热性能,优化相变储能水箱设计参数.方法以CFD软件为平台,从4个方面模拟了11组相变储能水箱的蓄放热情况,确定最优的相变储能水箱设计参数.结果模拟结果表明,采用直径30 mm相变封装单元的水箱蓄放热速度比采用40 mm和50 mm相变封装单元的水箱更快.放热阶段应在满足供热需求的前提下选取较小的水箱进水流速.相变材料(PCM)的导热系数提高0.1 W/(m·K),节省了近50%的蓄放热时间.相变封装单元交错排列时相变储能水箱蓄放热效果好于顺序排列.最后选取最优的设计参数进行模拟,模拟结果显示放热时水箱出水被加热2℃以上的时间为1.45 h,占总放热时间的63%.结论笔者分析得出的结果将为实际相变储能水箱的设计提供参考,有利于提高相变储能水箱的蓄放热性能.     

单／多层定形相变蓄热板系统的传热性能和调温效果研究

为研究脂肪酸／聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基定形相变蓄热板的传热性能和节能效果,以三种相变温度不同的脂肪酸二元低共熔物／PMMA定形相变蓄热板为实验对象,对单层相变蓄热板和多层组合式相变蓄热板系统的基本热工参数和传热效果进行了测试,并将定形相变蓄热板应用在地板蓄／放热系统,采用相变模拟箱实验测试了定形相变蓄热板的调控温效果。     

有机相变储热复合材料的储/放热性能研究

以高孔隙率泡沫石墨材料作为骨架在真空环境下吸附石蜡,制备而成新型有机相变储热复合材料。利用HotDisk热常数分析仪和差示扫描量热仪(DSC)研究了其热性能,结果证明复合材料的导热能力得到了极大强化。对分别填充了复合材料和纯石蜡的以水作为热媒的储热槽进行了实验研究,重点考察了两者在储热和放热过程中的温度均匀性、储能速率及泡沫石墨对石蜡相变的影响,同时就泡沫石墨的孔隙率大小对复合材料导热性能和储能速率的影响规律进行了对比分析。研究表明,复合材料的相变温度区间基本不变,导热性能提高了21倍,相变时间缩短了56%以上,相变界面移动加快,储热槽的储热、放热性能和储能密度有了很大提高;不同孔隙率会影响复合材料的导热系数、储能速率和储能容量,在提高储能速率和保证储能容量两者之间,选择孔隙率为91%的泡沫石墨作为复合材料骨架应是一最佳值。     

泡沫铜/石蜡复合相变材料融化过程的换热特性

为了研究强化相变蓄热器的换热情况,搭建了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的实验台,在恒壁温条件下,进行了泡沫金属/石蜡复合相变材料的融化蓄热实验。根据实验数据绘制了不同加热温度下石蜡内部温度随时间变化曲线,分析了腔体内自然对流对温度分布的影响、传热温差对蓄热时间的影响。结果表明,泡沫金属的高导热性能强化了石蜡在腔体内的融化过程,距离加热面较近的石蜡融化后产生的自然对流加速了剩余固态石蜡的融化;而且传热温差越大,自然对流越明显,蓄热时间越短。     

高压下BeP2 晶体结构与物性的理论研究

将密度泛函理论第一性原理的计算方法与晶体结构预测CALYPSO软件相结合,在0～100 GPa下对BeP₂的结构进行预测,研究了其在高压下的结构与物性.预测结果表明:在常压下, α -BeP₂相为立方结构,其空间群为I41/amd, 该结果与实验所得结构一致.当压强为30.1 GPa时, α -BeP₂相发生结构相变,由α -BeP₂相转变为β -BeP₂相,其结构转变为四方结构,空间群为P4₃2₁2.当压强为35.4 GPa时, β -BeP₂相发生结构相变,由β -BeP₂相转变为γ -BeP₂相,其结构转变为正交结构,空间群为Imma.在相变过程中,晶体结构体积发生坍塌,坍塌率分别为7.1%和10.9%, 属于一级相变.电子性质计算表明:在0 GPa下, α -BeP₂结构的带隙为0.457 eV; 在30.1 GPa下, β -BeP₂结构的带隙为0.957 eV, 为窄带隙半导体; 在35.4 GPa下, γ -BeP₂结构在费米面处其导带与价带发生交叠,具有金属性.     

太阳能谷物干燥系统的试验研究

以平板微热管阵列为核心传热元件结合复合抛物面聚光式集热器和相变蓄热器, 提出了一种以空气为传热介质的复合抛物面聚光式太阳能集蓄热一体化系统. 该系统采用复合抛物面聚光式真空管集热器为集热部件, 58#石蜡为相变储热材料, 搭接平板微热管阵列为核心热传输元件, 在室外测试了2种不同模式(先蓄后取模式和边蓄边取模式)下系统在不同空气流量下的蓄放热性能. 同时根据太阳入射光线方位角的变化, 结合聚光器入射半角θ, 确定了聚光器吸收太阳总辐射时间范围, 建立了复合抛物面聚光式太阳能集热器对太阳能辐射能的吸收计算模型. 实验结果表明: 先蓄后取模式下, 集热器吸收太阳辐照量在15 MJ左右, 一体化装置的平均蓄热效率在36%左右, 取热空气体积流量的变化对该装置日总效率影响不大, 维持在34%左右; 边蓄边取模式下, 随着空气体积流量增加, 空气有效利用量增加, 装置日总效率增大, 空气流量110 m³/h时, 空气有效利用量为7.07 MJ, 日总效率为45.6%.

     

多流程分液板式冷凝器的变工况性能研究

将"分液冷凝"强化传热应用于板式冷凝器,建立了多流程分液板式冷凝器的物理和数学模型,采用性能评价参数(η)比较了相同传热面积的4种结构板式冷凝器(普通型、两流程、三流程和四流程)的热力性能.结果表明:流程数越多,分液板式冷凝器的综合性能越好,其η最高,为1.12.普通型板式冷凝器后一流程的传热系数比前一流程要低,而分液...     

翅片盘管式相变储热器传热性能研究

翅片盘管可以强化盘管外侧的换热.本文研制了一种翅片盘管式相变储热器,以石蜡R54为相变材料,在3组不同流量工况下,分别对3种不同翅片间距的储热器进行了实验研究,分析了其不同工况下的温度分布和传热系数情况,得出了该类型相变储热器的储热效率及传热系数与流量成正比、与翅片间距成反比的结论.     

具有p -Laplacian算子的delta-nabla分数阶 差分边值问题正解的存在性

考虑具有p -Laplacian算子的delta -nabla分数阶差分方程边值问题: {Δ^β_{α -2}(φ_p(_b▽^αx(t)))+λ f(t-α+β+1,x(t-α+β+1),[_b▽^εx(t)]_{t -α +β + ε +1})=0, t∈T; x(b)=0, _{b -1}▽^{α -1}x(α-2)=[_{b +α -2}▽^-ωg(t,x(t))]_{t =α -ω -1}; [_b▽^αx(t)]_{α -2}=0, [_b▽^αx(t)]_{α + b -2}=0. 其中b∈Z⁺, T=[α-β-1,b+α-β-1]_{Ν<sup>α -β -1}, 1≤α, β≤2, 3<α+β≤4, 0<ω<1, λ∈(0,+∞), Δ^β_{α -2}和 _b▽^α分别是左右分数阶差分算子,并且φ_p(s)=|s|^{p -2}s, p>1.利用上下解方法和Schauder不动点定理,得到了上述边值问题正解的存在性.