相變蓄熱球體堆積床傳熱模型及熱性能分析

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簡介：為提高普適性和預(yù)測性，建立了相變蓄熱球體堆積床熱性能的傳熱模型，可以對(duì)系統(tǒng)多種熱性能參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析。經(jīng)驗(yàn)證明模型結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較吻合。表明該模型對(duì)相變蓄熱球體堆積床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能模擬及運(yùn)行管理可提供理論指導(dǎo)。

  關(guān)鍵字：蓄熱相變材料傳熱蓄冰球體堆積床   近年來，隨著人們節(jié)能和環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，相變貯能系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛，在太陽能利用、區(qū)域供熱和供冷（DHC）、建筑節(jié)能系統(tǒng)、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)和一些余熱回收系統(tǒng)中已經(jīng)獲得應(yīng)用或正在引起研究者的關(guān)注［1，2］。為流體和球體壁面間的對(duì)流換熱熱阻，Rw=為球殼導(dǎo)熱熱阻，為相變層導(dǎo)熱熱阻。Ac和ε分別為堆積床的橫截面積和孔隙率。初始條件：rp(x,t=0)=rp,0(x)，Tf(x,t=0)=Tf,i；邊界條件：Tf(x=0,t)=Tf,in(t)。1.2量綱為1化為了更本質(zhì)地刻畫該類相變換熱器的共性特征，拓寬模型的適用范圍，對(duì)涉及參數(shù)及方程進(jìn)行了量綱為1化：令(9)   圖9相變比例隨時(shí)間的變化情況圖10無量綱總傳熱系數(shù)隨時(shí)間的變化情況   圖11相變傳熱速率隨時(shí)間的變化情況圖7～10分別描述了放冷過程中流體溫度分布、相變界面、相變材料中發(fā)生相變的質(zhì)量比和無量綱總傳熱系數(shù)隨時(shí)間的變化趨勢。圖11顯示了傳熱速率隨時(shí)間變化的實(shí)驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果。由圖可見，模擬結(jié)果基本反映了實(shí)際變化規(guī)律，數(shù)值上也較吻合。由上述分析及圖7～11可看出：1)Fr和Ueff是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的重要參數(shù)，但實(shí)際系統(tǒng)中難以監(jiān)測。藉此模型可對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行分析，從而為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供幫助。2)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)，往往只對(duì)很有限的典型運(yùn)行工況進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以外推。藉此模型，可利用有限的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測系統(tǒng)在其它工況下的熱性能。