多排管式相变蓄热器熔化过程热性能数值模拟研究.pdf

《多排管式相变蓄热器熔化过程热性能数值模拟研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、５６　　　　　　　　　　　　　　ＦＬＵＩＤＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　　　　　　　　　　　Ｖｏｌ４２，Ｎｏ．４，２０１４文章编号：　１００５－０３２９（２０１４）０４－００５６－０６殐檭檭檭檭檭殐檭檭殐制冷空调檭檭檭檭檭殐多排管式相变蓄热器熔化过程热性能数值模拟研究崔海亭，张改，蒋静智（河北科技大学，河北石家庄０５００１８）摘要：建立了多排管相变蓄热器的物理模型和数学模型，利用计算流体力学软件ＦＬＵＥＮＴ对多排管蓄热器内填充石蜡和石蜡／膨胀石墨复合材料时的熔化过程进行了数值模拟，分析了多排管蓄热器内填充两种相变材料时蓄放热过程中温度场的分布情况、相界面移动规律

2、等。模拟结果证明膨胀石墨的添加和多排管结构不仅缩短了蓄热器的蓄放热时间，而且使温度场的分布更加均匀合理，对蓄热装置的设计及实验研究提供了重要的参考价值。关键词：多排管；相变蓄热；石蜡；膨胀石墨；数值模拟中图分类号：　ＴＨ１２；ＴＫ０２；ＴＫ１２４　　　　文献标志码：　Ａ　　　　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－０３２９．２０１４．０４．０１２ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎＴｈｅｒｍａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＭｕｌｔｉｐｌｅ－ｐｉｐｅＨｅａｔＳｔｏｒａｇｅＣＵＩＨａｉｔｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＧａｉ，ＪＩＡＮＧＪｉｎｇｚｈｉ（Ｈ

3、ｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌａｔｅｎｔｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅ．ＴｈｅｎｕｓｉｎｇＦＬＵＥＮＴｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｉｓ

4、ｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｍｕｌｔｉｔｕｂｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｐｕｒｅｐａｒａｆｆｉｎａｎｄｐａｒａｆｆｉｎ／ｅｘｐａｎｄｅｄｇｒａｐｈｉｔｅ（ＥＧ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＥＧｎｏｔｏｎｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｔｉｍｅ，ｂｕｔｍａｋｅｓｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍｏｒｅｕｎｉｆｏｒｍａｎｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅｉｎｈｅａｔａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ．Ｔ

5、ｈｒｏｕｇｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｕｌｔｉｔｕｂｅｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅ，ｖａｌｕａｂｌｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ｍｕｌｔｉｔｕｂｅ；ｌａｔｅｎｔｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅ；ｐａｒａｆｆｉｎ；ｅｘｐａｎｄｅｄｇｒａｐｈｉｔｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ１　前言低，从而在一定程度上限制了它的应用。为改善相变材料导热能力差的缺点，通常采取的措施是相变蓄

6、热以其蓄热密度大、体积变化小、储热将相变材料加入在高孔隙率的多孔介质中、在相能力强、储能过程温度近似恒定、蓄热过程易于控变材料中安置金属结构、在相变材料中分散高导制和管理等特点在蓄热领域得到广泛研究，因此热颗粒以及添加具有高导热率、低密度的填充材成为了最具应用潜力的储热方式。在各种相变材料等，由此来提高蓄热系统的蓄、放热的速率，达料中，石蜡因具有化学性质稳定、无毒、无腐蚀性，到强化相变蓄热装置热性能的目的，但均存在结无过冷和析出现象，相变潜热较高等优点而成为构复杂、制造工艺难度大、生产成本高等缺［１～５］常用的蓄热材料，但是这类材料的热传导率却很点。收稿

7、日期：　２０１３－０８－２６　修稿日期：　２０１４－０３－２８基金项目：河北省自然科学基金项目（Ｅ２０１４２０８００５）；河北省教育厅科学研究计划重点项目（ＺＨ２０１２０７９）；石家庄市科技局科学研究与发展计划项目（１２１２４４２３Ａ）２０１４年第４２卷第４期流体机械５７周素娟等研究了套管型蓄热装置中填充月桂模型建立后，利用ＧＡＭＢＩＴ中网格划分工具采用酸作为ＰＣＭ，在热泵热水器中的应用时的模型，四面体单元类型进行网格划分，如图２所示。通过分析建立数学模型，在Ｆｌｕｅｎｔ软件中进行模［６］型求解。根据数值结果，对温度场、液相场、热流密度的变化规律作了分析

8、。杨灵艳等建立了３套管相变蓄能换热器的数学模型，针对液态相变材料层引入了有效热导