跨季节相变蓄热水箱蓄放热性能研究
近年来随着社会的发展，能源供不应求及环境污染的问题越来越受到大家的关注。清洁能源的使用不仅可以减少对环境的污染，而且可以缓解能源紧张的压力。其中太阳能因为有无限性、普遍性等优势越来越受到关注，但传统的蓄热水箱对太阳能的利用率不是特别理想，并且有体积过大、蓄热效率较低、经济性不高等缺点。改善蓄热水箱的换热效率能够提高太阳能的利用率。为了提高蓄热水箱的换热性能本文提出了将相变材料与传统的蓄热水箱相结合的相变蓄热水箱，以不同的运行工况和不同的相变蓄热单元结构为研究重点，研究蓄热水箱的蓄放热性能。 本文以焓值法为基本数学模型，结合凝固熔化理论，将相变蓄热法应于也蓄热水箱中，对相变蓄热水箱进行了合理的设计。对长方体相变蓄热单元的蓄热放热性能进行了数值模拟分析，研究入口温度、入口流速及其他参数对蓄热过程影响的变化规律。研究结果表明，随入口温度升高，相变材料熔化速率也相应提高，完全熔化所需时间渐渐缩短。提高入口流速能缩短相变材料熔化时间。此外，本文提出了一种长方体加凹槽的新型相变蓄热单元，并将其与原结构作了蓄放热过程的比较分析。结果表明，两种结构蓄放热过程在总体上基本一致，在相同蓄热体积的情况下，加凹槽蓄热单元的换热效果比较好，耗时短熔化速度快。在保证蓄热体积相同的前提下，分析三种不同凹槽数量的相变单元蓄热情况，结果表明随着凹槽数量的增加，熔化所用时间逐渐减少。研究了凹槽形状对换热效果的影响：当凹槽边长比为1:2时相变材料熔化所需时间最短，换热效果最佳。本文对相变蓄热装置蓄放热性能的研究对于提高太阳能利用率和优化蓄热装置有着重要的参考价值。
蓄热水箱;换热性能;相变材料;清洁能源;数值模拟
哈尔滨理工大学
硕士
热能工程
秦柏
2023
中文
TK124
2023-08-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）