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三套管径向翅片相变储能换热器的储换热性能研究 目的与意义：基于相变材料发生相变时有很高的潜热吸收与释放的性质，将相变材料作为储热介质用于储能换热器中，可以大大提高换热器储换热的容量。目前，管式相变储能换热器是最为常见的具有储换热特性的设备，它被广泛用于电力调峰，工业节能，太阳能利用等方面。三套管换热器具有换热面积大，结构简单，便于优化的特征逐渐被研究和应用到各个领域。利用FLUENT软件，本文就三套管换热器里外换热，径向翅片的强化方式作对比分析，得出内外翅片换热效果最好的目的。考虑自然对流的影响，从HTF入口温度，入口流速角度详细分析换热器的换热情况。通过无翅片三套管换热的实验结果与模拟结果对比，证明模拟研究的可靠性。 国内外研究情况： A. Al-Abidi通过研究轴向翅片的长度，数目，厚度及内外翅片的换热分析，得出8个内外翅片的三套管换热器换热效果最好。 Sohif Mat利用内翅片，外翅片，内外翅片的添加方式对比分析，得出内外翅片的三套管强化换热最好，较无翅片换热器熔化时间缩短43.3％。 A. Al-Abidi根据入口流速，入口温度的不同实验研究了8个内外翅片的三套管换热器。 Al-Abidi从径向，轴向，不同角度上的热电偶的布置方式，熔化，凝固过程实验分析自然对流的影响。 Francis Agyenim就轴向，径向翅片的对比分析，得出轴向翅片换热效果较好的结果。 Long Jian-you从入口温度，入口流速的角度模拟实验研究了三套管换热器内通冷流外通热流的换热效果。 杨灵艳通过三套管蓄释热换热器研究，证明三套管相变蓄能换热器可实现有效的换热，蓄释能性能优良。 朱东生研究了铝翅片管对相变储能材料传热性质的影响，提出加入径向翅片后储能单元热能不仅在径向上发生热能的传递传递，而且由于翅片的存在使热量在轴向上传递。 创新点：考虑到径向翅片较为普遍，用途广泛，本文提出将径向翅片换热器的优势与里外加热做一个结合，组成三套管径向翅片换热器。，根据内翅片，外翅片，内外翅片三种翅片的添加方式对比分析换热效果， 考虑自然对流，浮力流对换热效果的影响，从HTF入口温度，入口流速的不同分析换热器换热情况。 研究内容：利用FLUENT6.3.26软件模拟分析无翅片，内翅片，外翅片，内外翅片的换热效果。 无翅片左视剖面图 内翅片左视剖面图 外翅片左视剖面图 内外翅片左视剖面图 控制翅片的换热面积相同，里外管加热确定熔化率随时间的变化曲线。 内翅片剖面图 外翅片剖面图 内外翅片剖视图 三种翅片换热器分别按照内翅片里管加热，外翅片外管加热，内外翅片里外管加热的方式，通过软件模拟，作出三种加热情况的不同时刻的连续等温谱线。并作出轴向，径向，不同角度上温度随时间的变化曲线，讨论自然对流，浮力对流对换热的作用。 内外翅片左视剖面图 内外翅片主视剖面图 控制入口温度相同，就内外翅片，里外换热的换热器，对入口流速分别为v=0.54m/s 、 v=0.74m/s 、v=1.24m/s 、v=1.74m/s四种情况模拟研究，做出熔化率随时间的变化曲线，并分析其换热效果。 同时，控制入口流速相同，就内外翅片，里外换热的换热器，对入口温度T=608k 、613k 、618k三种不同温度情况做模拟研究，做出熔化率随时间的变化曲线，并分析其换热效果。 实验设计： 块状相变材料：NaOH 相变温度：318.4℃ 换热器外形尺寸：长500mm，内管半径25.4mm、厚度1.2mm ，中管半径75mm、厚度2mm ，外管半径100mm、厚度2mm 热电偶处焊接螺口，其中，轴方向热电偶处中管，外管之间焊接小圆管，外管焊接螺口。 换热器出口，进口为内径60mm的圆管，接法兰，材质为304不锈钢。均流孔板采用2mm厚304不锈钢板打孔制成。外层为1mm厚Q235保护铁皮。 外框用304不锈钢 就无翅片三套管换热器做实验研究，证明模拟结果的可靠性。 热电偶布置如图所示 主视图 左视图 主视外框图