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中国电机工程学报 2020年第18期40卷 5963-5971页

作者：张仲彬张天宇孟雨欣东北电力大学能源与动力工程学院吉林省吉林市132012

蓄热胶囊级联设计是提高相变蓄热系统性能的一种有效的方法。为解决相变胶囊级联的优化组合问题,建立了相变胶囊级联布置堆积床蓄热装置,采用4种不同热物性的石蜡作为相变材料(phase change materials,PCMs),根据熔点不同分层布置。研... 详细信息

蓄热胶囊级联设计是提高相变蓄热系统性能的一种有效的方法。为解决相变胶囊级联的优化组合问题,建立了相变胶囊级联布置堆积床蓄热装置,采用4种不同热物性的石蜡作为相变材料(phase change materials,PCMs),根据熔点不同分层布置。研究了蓄、放热过程中相变胶囊级数和相变材料熔点对蓄热系统性能的影响,通过计算蓄、放热时间,蓄、放热量,能效率,?,?效率和火积耗散等指标来分析和评估系统的性能。结果表明:相变材料的熔点组合和级数对系统性能影响大,在从蓄、热过程中平均熔点更高的级联布置方式储存能和?更多,能效率更高,火积耗散小。但温升慢,蓄热时间长。

关键词：级联布置热特性相变胶囊堆积床蓄放热

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相变胶囊无序堆积级联布置蓄热特性数值分析

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中国电机工程学报 2021年第16期41卷 5634-5642页

作者：张仲彬朱长林孟雨欣东北电力大学能源与动力工程学院吉林省吉林市132012

相变胶囊梯级布置是改善堆积床蓄热性能的有效手段。建立三维相变胶囊无序堆积梯级布置堆积床模型,并对其蓄热特性进行数值研究。分析了换热流体进口速度、温度和相变材料初始温度对其蓄热特性的影响。比较在蓄热过程中相变胶囊无序堆... 详细信息

相变胶囊梯级布置是改善堆积床蓄热性能的有效手段。建立三维相变胶囊无序堆积梯级布置堆积床模型,并对其蓄热特性进行数值研究。分析了换热流体进口速度、温度和相变材料初始温度对其蓄热特性的影响。比较在蓄热过程中相变胶囊无序堆积级联布置堆积床的蓄热时间、液相率、蓄热速率、蓄热量和㶲效率等参数变化。结果表明,换热流体入口温度对相变胶囊无序堆积梯级布置堆积床的蓄热性能有明显的影响,而换热流体进口速度和相变材料初始温度的影响相对较小,该研究为其的优化运行提供重要的指导作用。

关键词：蓄热特性相变胶囊无序堆积级联布置数值模拟

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相变蓄热胶囊级联堆积床优化布置研究

相变蓄热胶囊级联堆积床优化布置研究

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作者：梁猛东北电力大学

学位级别：硕士

现如今,由于化石燃料的大量开采和使用,导致全球变暖问题越来越严重,这导致这种能源模式不能无限期地延续下去。因此,可再生能源的应用就得到了迅速发展,其中,太阳能这种新能源便进入了许多研究学者的眼中,但是太阳能具有强烈的间歇性... 详细信息

现如今,由于化石燃料的大量开采和使用,导致全球变暖问题越来越严重,这导致这种能源模式不能无限期地延续下去。因此,可再生能源的应用就得到了迅速发展,其中,太阳能这种新能源便进入了许多研究学者的眼中,但是太阳能具有强烈的间歇性和波动性,对它的合理应用存在一定困难,然而相变蓄热技术可以很好的平衡其热能供给与需求间的不匹配,并且相变蓄热技术具有储热密度大、蓄放热近似恒温等特点,对提高可再生能源利用效率和降低成本具有重要意义。其中相变蓄热技术采用相变胶囊级联堆积床进行潜热蓄热具有稳定性以及较高热特性而被广泛应用,是一种存储和利用太阳能的优越方案。首先本文建立了一个三级变直径无序级联堆积床,并使用ANSYS软件对其进行模拟计算,并将模拟结果与已有实验台对应数据进行比对验证,以保证模拟结果的真实性和可靠性。另外再建立三种三级等直径无序堆积床,每种等直径堆积床的胶囊大小分别与变直径堆积床的每级胶囊大小相同,同时在四种堆积床的每级胶囊中依次填充不同的相变材料(PCM)并进行数值模拟,分别讨论和比较了等直径堆积床和变直径堆积床对热力性能的影响。结果表明,在等直径堆积床中,胶囊直径越小,储热时间越短,动态温度场均匀性(FITU)越好,储能效率越高,但压降更大。而变直径堆积床每层与同层同胶囊大小的等直径堆积床有相似的热性能,但它在储热和储?上相比等直径堆积床有明显优势,分别比最优布置下等直径堆积床高出2.0%和4.2%。这说明虽然等直径堆积床中三级布置有明显优势,但相比同级数下变直径堆积床布置并不是最优布置。为进一步验证三级变直径堆积床是否具有优越性,另建立了三种不同级数的等直径堆积床与变直径堆积床,它们具有相同的平均胶囊直径并且胶囊中填充的PCM平均熔点相同,以此来验证级数对等直径堆积床和变直径堆积床的影响,分别讨论和比较了不同布置级数下等直径堆积床和变直径堆积床对热力性能的影响。结果表明,无论是等直径堆积床还是变直径堆积床,都存在非同时熔化现象,等直径堆积床与变直径堆积床最先熔化部分相同,最先完全熔化部分不同。在蓄热时间上,单级堆积床和二级等直径堆积床相似,二级变直径堆积床和三级变直径堆积床也相似。四种布置堆积床的温度场均匀性(FTU)蓄热前期相差不大,蓄热后期几乎相同,另外在储热和储?上三级变直径堆积床有明显优势。这说明相比单级和二级堆积床,三级变直径堆积床是有明显优势的,只不过需要对其进行适当的优化。本文对不同级数及不同类型布置的相变胶囊级联堆积床进行了数值模拟计算,模拟结果对相变胶囊级联堆积床在实际生活中的应用以及相变胶囊堆积床蓄热性能的优化提供了参考依据。

关键词：相变蓄热变直径球形胶囊无序堆积级联布置数值模拟

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