文档介绍：II Dissertation Submitted toShanghai Jiao Tong University for the Degree of Master EXPERIMENTAL AND THEARETICAL STUDY OF HEAT TRANSFER PERFORMANCE OPTIMISATION OF PHASE CHANGE THERMAL STORAGE HEAT EXCHAGNER TUBES Candidate: Cong WANG Student ID: 1110209232 Supervisor: AssociateProf. Dr. Xiaoqiang ZHAI Academic Degree Applied for: Masterof Engineering Affiliation: School of Mechanical Engineering Date of Defence: Feb, 2014 Degree-Conferring-Institution: Shanghai Jiao Tong University 万方数据万方数据 IV 1 万方数据万方数据上海交通大学硕士学位论文 I 高效相变蓄冷换热管实验研究及性能优化摘要在我国能源短缺,电力紧张的情况下,蓄冷空调技术在空调系统中的应用可以起到平衡电网负荷的作用。而目前常见的相变蓄冷换热装置的换热性能普遍不佳,影响了该技术的应用推广。因此,如何有效的强化相变蓄冷换热装置的换热过程是目前研究的热点。本文设计了一种新型高效相变蓄冷换热管,对其换热性能进行了实验研究。在此基础上建立了数学模型,从结构参数及运行参数两方面进行了理论分析及性能预测。主要研究工作如下: (1)结合当前国内外学者的研究成果,对常见的相变蓄冷材料及相变蓄冷换热装置进行了总结与概括。通过横向对比与分析,选择管肋式换热管,结合有机复合相变蓄冷材料进行研究,以提高相变蓄冷系统的换热性能。(2)以油酸、癸酸、月桂酸为基液配置了有机复合相变材料,并通过添加适量纳米粒子改善了材料的传热特性。基于此材料研制了高效管肋式相变蓄冷换热管。在典型高温供冷运行工况下,对相变蓄冷换热管蓄冷、释冷两个过程进行了实验研究。实验结果表明,该管肋式相变蓄冷换热管的蓄冷量及释冷量分别为470KJ及450KJ,,。相比于目前常用的封装球相变蓄冷器,该新型管肋式相变蓄冷换热管的换热速率可以提高近 40%。(3)采用焓-多孔度法建立该管肋式相变蓄冷换热管的数学模型。通过有限元分析软件Fluent,在第二类边界条件下使用凝固/融化模型进行求解,研究相变材料的温度变化及相界面移动过程。数值模拟结果与实验相对比,%,%, 数值模拟结果与实验测试结果吻合度较好万方数据摘要 II (4)研究了相变蓄冷换热管的结构参数以及载热流体运行参数对管肋式相变蓄冷换热管性能的影响。通过数值计算研究了直肋、环肋的强化换热效果;分析表明,当环形肋片间距为40mm,直肋片密度为 9,,。相比于实验结果,%。通过计算在不同载热流体温度及载热流体流量的情况下相变蓄冷换热器换热速率,研究了载热流体运行参数对相变蓄冷换热管性能的影响。(5)以该相变蓄冷换热管为换热单元,可以通过并联组合成不同蓄冷量的相变蓄冷换热器。在提高相变蓄冷系统的换热性能的同时, 可以灵活的适应不同制冷量的要求。关键词:高温供冷,相变蓄冷,管肋式换热器万方数据上海交通大学硕士学位论文 III EXPERIMENTAL STUDY AND PERFORMANCE OPTIMIZATIONOF PHASE CHANGE THERMAL STORAGE HEAT EXCHANGER TUBES ABSTRACT The energy consumption of air conditioning system can be reduced by using high-temperature cooling biened with cold storage , the application of this technology is limited due to the poor thermal conductivity of the current phase change heat this paper, an experimental and