新型平板热管蓄热装置固_液相变过程数值模拟

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1、第27卷第10期建筑科学Vol.27，No.102011年10月BUILDINGSCIENCEOct．2011［文章编号］1002-8528(2011)10-0088-05新型平板热管蓄热装置固—液相变过程数值模拟李嘉琪，刁彦华，赵耀华(北京工业大学建筑工程学院，北京100124)［摘要］本文建立了新型平板热管相变蓄热装置的模型，利用数值模拟软件Fluent6．2.16对以石蜡作为相变材料的融化过程进行了详实的研究，得到了相变材料的温度场和液相体积分数随时间的变化情况，分析了相变界面的变化规律。同时对不同翅片尺寸、不同传热温差下的传热情况进行了对比，得到

2、了其对传热过程的影响规律。［关键词］新型平板热管;翅片;相变蓄热;熔化;数值模拟［中图分类号］TB657．5［文献标识码］ANumericalSimulationonSolid-liquidPhaseChangeProcessofThermalStorageEquipmentwithNovelFlatHeatPipeLIJia-qi，DIAOYan-hua，ZHAOYao-hua(CollegeofArchitecturalEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)［Abs

3、tract］Inthispaper，thesoftwareofFluent6．2.16wasusedtoestablishthemodelofphasechangethermalstorageequipmentwithnovelflatheatpipe，andthemeltprocesswassimulatedtakingparaffinwaxasthephasechangematerial．Basedonthesimulation，thevariationtrendsoftemperaturefield，liquidvolumefractionandi

4、nterfaceofphasechangewerediscussed．Furthermore，theheattransferprocesswascomparedunderdifferentsizeoffinsanddifferenttemperaturedifferences，hencetheinfluencerulesoftheseparametersonheattransferprocesswereachieved．［Keywords］novelflatheatpipe，fin，phasechangethermalstorage，melt，numer

5、icalsimulation流的影响是合理的。文献［2］对同心套管式相变蓄1引言热装置凝固过程进行了数值模拟研究，对自然对流相变材料蓄热应用于生态建筑是一种资源综合问题采用Boussinesq假设(即只在浮力项中考虑密利用新技术。当环境温度变高或降低时，它可以吸度变化)，得到了浮力项中密度随温度呈线性变化收多余热量或释放热量起到保温作用，同时蓄存能的结论，其模拟结果与实验结果对照吻合较好。文量。蓄热技术可以有效缓解能量供应双方在时间、献［3］对竖管内的融化过程进行了模拟研究，发现地点、强度上的不匹配。对于相变蓄热装置来说，在相变过程中固液相密度差和自然对

6、流是导致熔化速发生相变的过程中，相变界面的热量传递及变化过率与纯导热模型计算值有所偏差的2个主要原因。程对于相变装置的蓄放热效率有着重要的影响。基文献［4］对三维纵翅间相变材料的熔化过程进行了于此，国内外学者开展了大量的数值研究工作。文传热分析，对相变材料因温度的不同而引起的密度、献［1］分析了内翅间相变材料熔化过程中自然对流粘度变化给出了自定义函数和传热方程耦合求解，带来的影响，结果表明翅片间距较密时忽略自然对分析表明此时的自然对流对相变有一定影响，且传热可以近似为二维传热。本文对一种新型平板热管［收稿日期］2011-03-21［修回日期］2011-0

7、5-03相变蓄热装置相变过程的传热特性和相变界面变化［基金项目］2010年北京工业大学人才科教深化计划—创新人才项进行了数值模拟，研究结果可为新型蓄热装置的设目(00400054R4001);北京工业大学研究生科技基金项目(ykj-2010-3963)计提供指导。［作者简介］李嘉琪(1988-)，女，在读硕士研究生［联系方式］yhzhao@bjut．edu．cn第10期李嘉琪，等:新型平板热管蓄热装置固—液相变过程数值模拟89系为:2物理模型及相变材料物性参数Bμ(T)=exp(A+)(3)T图1所示为平板热管加翅片与相变材料结合的式中，A和B为系数，分

8、别取值为－4．25和1790。蓄热换热器物理模型，热管与肋片紧贴且纵向穿过179