纤维复合相变材料传热模型及性能分析

该文利用所建立的纤维复合相变材料相变问题的焓法求解模型，对影响人口传热单元的传热特性的各参数进行了分析，为进行纤维复合相变材料的优化设计提供了参考。     

相变材料应用于墙体的数值传热研究

分析相变材料的特点和相变墙体传热理论研究与应用现状,指出相变墙体材料的研制方向。对不同构造相变墙体建立了传热理论模型,采用显热容法运用数值模拟方法模拟了在周期性变化的室外边界条件下,相变储能墙体内的传热过程及墙体内表面的温度变化。计算结果表明:储能墙体中的相变材料层是影响墙体传热的重要因素之一。     

相变贮热管管内强化传热的数值研究

以管壳式相变换热器为例,研究了肋片对增强贮热管管内传热的影响。建立了内部设置肋片的贮热管放热过程的数理模型,分析比较了不同的肋片参数,如肋片布置密度、长度及厚度等因素对贮热管放热效果的影响,并通过瞬态传热过程的计算,确定了与多种肋片布置方式所对应的相变贮热管的有效导热系数。     

球体内混合有机材料相变传热特性分析

利用移动热源法对相变材料在球壳内的凝固与熔化过程进行理论分析,得出不同工况条件下相变热量与相变界面随时间变化规律。与有机混合相变材料实验结果对比表明,该理论分析对实际相变过程有很好的预见性。     

逆向流动边界下窄方腔内相变材料融化传热数值研究

为分析复杂流动边界条件对相变材料融化进程的影响,采用计算流体动力学方法进行数值模拟,研究了窄方腔内月桂酸在逆向流动边界中的融化传热特性。建立了填充有相变材料的窄方腔两侧流过参数相同但逆向的传热流体的物理模型。通过数值模拟得到了相变材料融化形态变化以及相对应的液体分数、温度、速度矢量分布等瞬态传热特性,从中总结出了腔体中相变融化机制和传热机理。选取雷诺数1×10⁴,3×10⁴,5×10⁴,7×10⁴和瑞利数3×10⁶,4×10⁶,5×10⁶,6×10⁶的7种工况,分析了不同边界条件对传热过程的影响。结果表明：腔内自然对流的产生大大增加了传热强度,导致顶部相变材料率先完全融化;融化阶段的传热方式依次为导热、导热与对流混合、对流主导传热;在两侧流体的共同传热作用下腔内外换热效果明显增强;雷诺数和瑞利数都对融化过程有积极的影响,但融化前期雷诺数影响较大,后期瑞利数逐渐起主导作用。     

矩形腔内相变材料接触熔化的分析

对矩形腔内相变材料紧密接触熔化过程进行了理论分析。应用努谢尔特液体边界层理论，求得了便于工程计算用的接触熔化传热过程的理论解。分析结果与实验数据进行了比较，吻合程度良好。     

辐射通道一维稳态温度场数值模拟

为得到辐射对流通道中的温度分布,依据能量守恒原理,建立了辐射、对流非线性边界条件下圆形管壁与管内空气的传热数学模型,提出了管壁温度、管内冷却空气温度一维稳态换热有限差分求解方法,其中辐射换热计算采用基于辐射传递系数的蒙特卡罗法。分析了相关参数对辐射通道温度分布的影响,所研究的参数包括辐射器表面温度、管道长度与半径比、管内冷却空气流速等。计算结果表明：辐射器表面温度是影响辐射通道最高温度的主要因素。此方法可为辐射通道精细的热工特性计算提供温度场数据。     

管状阵列相变复合材料的传热特性

相变储热技术是合理有效利用现有能源、优化使用可再生能源和提高能源利用效率的重要技术.阵列形式管状结构内填充相变材料构成的复合相变材料具有结构简单、加工制作成本低的优点,具有很好的工程应用价值.本文对填充石蜡的圆形和方形的两不同管形的金属铜管状阵列所构成的相变复合材料内的非稳态相变传热过程进行了数值模拟,分析了管状阵列构成的相变复合材料的传热特性.结果表明,对于该管状阵列结构,金属铜内的温度场扩散速度优于石蜡,且铜和石蜡内部温度分布具有明显的不均匀性.相同孔隙率条件下,方形管状结构中的瞬态温度场分布的均匀性优于圆孔型结构中的轴向瞬态温度场分布.     

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。     

强化太阳能相变蓄热技术的研究进展

为解决太阳能的间歇性问题,常将其与相变蓄热技术进行结合。与传统显热蓄热相比,相变蓄热可将蓄热能量提高数倍以上,具有巨大的研究和应用价值。本文总结分析了相变蓄热的传热机制及在强化太阳能相变蓄热技术上的研究手段,如变换蓄热结构、添加肋片、使用相变胶囊、充注多相变材料、蓄热材料中添加高导热物质等。分析结果显示,相变传热机制中,融化过程主要考虑对流换热,凝固过程热传导占主导;使用肋片、相变胶囊等,主要增大相变材料接触面与蓄热体的比值,进而改善传热;蓄热材料添加高导热物质,可以改善相变材料的团聚、结核及使用寿命,从而提高导热性能,其中添加泡沫金属效果最为显著。     

采用肋片强化相变蓄热器传热的模拟分析

为了增加同心套管式相变蓄热器的蓄能效果,采用环形肋片强化相变储能设备的传热,利用Fluent软件模拟了这种结构中石蜡相变的融化过程,得到了石蜡熔化过程温度场分布及熔化时间的规律,根据这些规律分析了肋片间距及厚度等参数对贮热管放热效果的影响。分析结果表明：石蜡的总融化时间随肋片间距增加而延长即传热效果变差,但是随着肋片厚度的增加而缩短,即传热效果变优,但是当或肋间距超过40mm和厚度超过2mm后,进一步增加肋片间距或者厚度对传热效果的影响变得不明显。     

相变换热锅炉的设计与应用

文章给出了相变换热锅炉主要设计参数的计算公式以及计算示例，工业应用实测结果表明，设计参数与测试数据吻合较好。     

相变换热技术在水套加热炉节能改造上的应用

本文介绍了用相变换热技术改造水套加热炉的原理和方法，对改造前后水套加热炉的排烟温度、热效率和燃气耗量等指标进行了测试和分析，并对改造前后水套加热炉的经济性进行了对比。     

Experimental Investigation of Heat Storage and Heat Transfer Rates during Melting of Nano-Enhanced Phase Change Materials (NePCM) in a Differentially-Heated Rectangular Cavity

In this work, an experimental study of melting heat transfer of nano-enhanced phase change materials(NePCM) in a differentially-heated rectangular cavity was performed. Two height-to-width aspect ratios of the cavity, i.e., 0.9 and 1.5, were investigated. The model Ne PCM samples were prepared by dispersing graphene nanoplatelets(GNP) into 1-tetradecanol, having a nominal melting point of 37℃, at loadings up to 3 wt.%. The viscosity was found to have a more than 10-fold increase at the highest l...     

适用于废热回收的相变蓄热装置数值模拟与实验研究

固-液相变潜热蓄热技术是一种极具前景的工业废热回收方式,通过管壳式换热器可利用相变材料(PCM)吸收工业废热加以储存再用于加热水,从而实现了工业废热的回收利用.对填充高导热多孔筛网的管壳式潜热蓄热单元(LHSU)建立了二维数学模型,并对填充与未填充筛网的蓄热容器一同进行了相变蓄热实验.实验结果表明,填充筛网能够有效改善PCM的传热性能;实验数据和计算值吻合的较好,证明了计算模型的有效性.利用计算模型,对3种PCM(石蜡P116、硬脂酸和软脂酸)蓄热系统进行了数值计算.结果表明,采用软脂酸的蓄热系统热性能最佳,能很好地满足供应生活热水的设计要求.研究结论对蓄热系统的设计和性能优化有一定的指导作用.     

两相流振荡换热过程数值模拟分析

为深入了解振荡条件下的两相流运动过程与流动换热特性,采用数值仿真研究方法,摒弃活塞复杂的结构因素,以简化模型为研究对象,从基础问题出发探索各因素对两相流振荡换热过程的影响。通过一系列的数值模拟,直观地展现了油腔内两相流运动过程是高度紊乱的不对称流动。研究结果表明:除活塞二阶运动产生偏离外,油腔上下运动引起的压力变化也将引起油柱倾斜,造成喷油与油腔入口偏离;活塞运动产生的强制振荡是影响腔内流动换热波动的决定性因素,油腔表面传热系数、填充率等的波动频率都与活塞运动频率完全吻合。此外,研究还发现喷油速率、活塞转速等参数对填充率和传热系数都会产生显著的影响,但这些影响因素可能并不是单一作用而是相互耦合的。喷油油柱在进入油腔时的速度与活塞的最大运动速度之间的匹配度可能是影响油腔填充率及传热系数的一个关键因素;当喷油的绝对速度与活塞最大速度接近或大于活塞最大速度时,将达到较为理想的填充率和传热系数。     

防爆电池箱的相变散热分析

电动汽车电池在充放电过程中,会放出大量的热。防爆电动车上的防爆电池箱由于密闭性和防爆性,风冷和水冷散热模式会带来潜在风险,相变散热模式适应防爆性的要求,需要探索其可行性。通过对电池箱的相变散热进行设计和流动散热FLUENT仿真分析,发现了相变散热的局域不均匀性。针对问题导向,提出了利用相变材料对电池箱内部及外壁进行散热,仿真结果表明此方法达到了降低电池温度以及改善了其温度不均匀等问题。     

Al-Si-Cu三元合金在太阳能高温相变蓄热装置中的数值分析

相变蓄热材料是太阳能热发电系统蓄热环节的关键。Al-Si-Cu三元合金作为相变蓄热材料具有性能稳定、衰减指数低、蓄热性能优良的特点。在实验的基础上,采用DSC、Hotdisk等方法对不同金属含量的Al-Si-Cu合金的热物性进行研究,同时对其封装材料进行了选择;基于不同形状蓄热单元,用Fluent软件进行模拟,最终选择了一个圆形相变蓄热单元和一个正六边形蓄热模块。结果表明：Al-Si-Cu三元合金相变蓄热材料集合了Al-Cu合金质量潜热大和Al-Si合金体积潜热大的优势;圆形结构蓄热单元换热性能最优;正六边形的模块能有效提高空间利用率,且更易于拼接,这对大型相变蓄热装置在工程中的应用具有重要意义。