高温相变胶囊储热器传热性能分析

发布时间：2025-03-14 22:17

　　随着各国经济迅速发展,不可再生能源日益短缺。而太阳能是最广泛、清洁的可再生能源,但是太阳具有不稳定性和间歇性,这给太阳能的利用增加了难度。相变材料可以实现热能的存储,但是相变材料也有一些缺点。相变胶囊可以解决相变材料的腐蚀,泄露等问题,这使相变胶囊成为了研究的热点,因此对于高温相变胶囊储热器的研究具有很大的实际意义。本文在国家自然科学基金(NO.51906228)的资助下,对含有空气的高温相变胶囊的储热性能及高温相变胶囊储热器的储热特性进行了研究,主要的研究工作和结果如下:(1)建立高温相变胶囊及高温相变胶囊储热器的物理及数学模型,验证模型的正确性,并进行网格考核。(2)对高温相变胶囊储热性能进行数值模拟,研究了相变胶囊不同壁温及高温相变胶囊内不同空隙率对相变胶囊熔化过程的影响。结果表明相变胶囊完全熔化的时间随着壁温升高而减小;相变材料完全熔化的时间随着空隙率的增大而减小。(3)研究了高温相变胶囊不同壁厚及相变胶囊不同直径对相变材料熔化完全熔化时间的影响。结果发现厚度从1mm增加到2mm时,相变材料完全熔化的时间增加了约11.8%;随着高温相变胶囊直径的增加,相变材料完全熔化的时间增加。...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 相变胶囊相变传热的研究现状
        1.2.1 相变胶囊结构的影响
        1.2.2 相变胶囊材料的影响
    1.3 相变胶囊储热器传热模拟研究现状
    1.4 本课题的研究内容
2 高温相变储热器及相变材料的选择
    2.1 高温储热器的种类
    2.2 相变胶囊材料的选择
        2.2.1 相变材料的分类
        2.2.2 相变材料的选择原则
        2.2.3 相变材料的选用
    2.3 本章小结
3 高温相变胶囊的储热性能研究
    3.1 高温相变胶囊模型的建立
        3.1.1 物理模型的建立
        3.1.2 数学模型的建立
        3.1.3 边界条件及求解参数设置
    3.2 模型的验证
    3.3 网格独立性检验
    3.4 高温相变胶囊熔化特性的研究
        3.4.1 高温相变胶囊外壁温度的影响
        3.4.2 高温相变胶囊空隙率的影响
        3.4.3 高温相变胶囊壁厚的影响
        3.4.4 高温相变胶囊直径的影响
        3.4.5 高温相变胶囊壳体材料不同的影响
        3.4.6 高温相变胶囊中添加纳米粒子的影响
    3.5 本章小结
4 高温相变胶囊储热器性能分析
    4.1 高温相变胶囊储热器模型的建立
        4.1.1 物理模型的建立
        4.1.2 数学模型的建立
        4.1.3 初始边界条件
    4.2 模型的验证
    4.3 网格独立性检验
    4.4 求解参数的设置
    4.5 结果分析
        4.5.1 不同进口流速对储热器性能的分析
        4.5.2 不同进口温度对储热器性能的分析
        4.5.3 不同相变胶囊壳材料对储热器性能的影响
        4.5.4 不同相变材料对储热器性能的影响
        4.5.5 相变胶囊空隙率对储热器性能的影响
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢



本文编号：4034696