肋板式相变蓄热器蓄热性能的数值模拟研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：083090 肋板式相变蓄热器蓄热性能的数值模拟 吕敏辉，凌祥 南京工业大学机械与动力工程学院，南京，210009 Tel: 025 Email: xling@ lv.minhui@163.com 摘要：本文采用萘作为蓄热材料，对其在新型铝制肋板式相变蓄热器的单元结构中的蓄热过程进行了 数值模拟。改变供热流体参数，测定了蓄热过程的时间，分析了热流体的入口温度与流量对蓄热器蓄 热过程的影响，并与平板式、套管式、翅片套管式等型式的蓄热器的蓄热性能进行比较。结果表明， 新型肋板式相变蓄热器蓄热性能明显优于其他几种蓄热器，肋片极好地发挥了换热元件的作用，热流 体的入口温度与流量对蓄热速率有重要的影响。 关键词相变蓄热；萘；肋板式蓄热器；数值模拟 Abstract: Naphthalene was adopted as phase-change material (PCM) in this study, and numerical simulation on thermal charging of naphthalene in the device was performed. With the charging time getting from this numerical simulation, the analysis of the influences of the inlet water temperature and water flow rate on the charging process was carried out. And the result was compared with those of plate, double tube, double tube with fin and fin-plate latent thermal storages. The results show that plate-fin latent heat thermal storage plays its full role. And inlet water temperature and water flow rate have a momentous effect on charging rate. Key Words : latent heat thermal storage; naphthalene; plate-fin thermal storage; numerical simulation 0 前言 在二十世纪 80 年代，Shamsundar和Srinivasan[1]设计了壳－管式蓄热换热器，并对 其储放能过程进行了研究。进入 90 年代，Banaszek等人对采用螺旋式结构的储能装置 进行了理论和实验研究[2] 。90 年代以后，王增义、刘中良等人研究了热管式相变蓄热换 热器储/放热能过程中供/取热流体入口温度、流量对蓄热器性能的影响[3] 。Bogdan等人 对采用热管的相变蓄热换热器的凝固过程进行了理论计算[4] 。Kaygusuz和Sari等人[5,6 ,7 ]、 周素娟和张小松[8]等人对套管式相变蓄热装置的蓄热过程进行了实验研究和数值模拟。 这些蓄热器普遍存在着结构不紧凑的问题，当存储一定的热量时，效率较低。因此需要 很大的换热面积，所占体积很庞大，空间布置困难，投入的成本太高。 本文采用萘作为蓄热材料，对用于太阳能热水器中的新型、紧凑的铝制肋板式相变 蓄热器的单元结构中的蓄热过程进行了数值模拟。改变供热流体参数，测定了蓄热过程 的时间，分析了热流体的入口温度与流量对蓄热器蓄热过程的影响，并与相同萘充装量 的平板式、套管式、翅片套管式等型式的蓄热器的蓄热性能进行了比较。 资助项目：教育部新世纪优秀人才支持计划资助，项目号：NCET-07-0434 作者简介：吕敏辉，女，江苏南京人，硕士研究生，主要从事太阳能蓄热器性能的研究。