文档介绍：第卷第期热能动力工程...
年月.,
文章编号:———
一种余热利用相变石蜡储热过程的数值模拟
邹得球,肖睿,宋文吉,冯自平
.中国科学院研究生院,北京;.中国科学院广州能源研究所,广东广州
摘要:基于一种相变储热石蜡,考虑熔化过程中液相的自系数小的缺点,所以目前对石蜡类相变材料的研究
然对流情况,建立了矩形腔内石蜡熔化过程的数学模型,并主要在提高其导热系数方面。为了提高石蜡的导热
利用该模型进行了数值模拟,分析了石蜡熔化过程中的温度系数,强化石蜡的导热,研究者主要从蓄热设备的改
场变化、流场变化、相界面移动情况。通过采用铝制翅片的
进,比如采用肋片、添加金属粉末、金属网、石墨
方式强化传热,并分析了翅片位置对该石蜡熔化时间的影
等。
响。模拟结果表明,在:.、、、时,与
目前,国内外对储热石蜡的材料研究,大多选择
不采用翅片相比,储热时间分别缩短了.% 、.% 、
.% 、.% 。研究结果对相变储热器的优化设计有一定相变温度点在~℃,主要用于建筑储能及太阳
意义。能储热等方面。。。事实上,除了上述热能可以利用
关键词:石蜡;相变;强化传热;余热利用;数值模拟之外,工业上存在大量左右的蒸汽和烟气,由
于工况的不稳定或者排放的间歇性,当前不能直接
中图分类号:; 文献标识码:
利用而排放,而利用相变材料的相变储能可以解决
符号说明
这种时问、空间不匹配的矛盾,因而,寻找合适相变
卢一液相分数; 一参考温度/℃;
点的相变材料成为利用这部分余热的关键。本实验
/一热膨胀系数/~; 一相变终点温度/;
室在相变蓄冷的研究基础上,针对此情况,进行
一显热比焓/.~ ~密度/· 一;
了大量石蜡类材料的测试,选取了相变温度合适、潜
,防止一任意时刻的比焓/·
被除; ~ 动力粘度/· · 热值较高的石蜡Ⅲ,图为采用差示扫描量热法
一糊状区域的连续数△一潜焓/· 。; ,简称对石蜡
~般值在~; ~时间/; 材料测试的曲线升温速率/,氮气气氛。
一基准比焓初始焓值一任意时刻的温度/;
由图可知:该石蜡只有一个吸热峰,峰值熔化温度为
/‘· ; 一初始温度/;
℃,相变区间集中在~ ℃,相变潜热为
一相变潜热/· ~ ; “一方向速度/ · 一;
一./。本研究针对该种石蜡的熔化储热过
定压比热/· · ~ ; 一导热系数/ · ·
”一方向速度/ · 。; 一相变起始点温度/; 程进行了数值模拟并对翅片强化传热效果进行了分
析
引言物理模型和数学模型
石蜡是从石油中提炼来不同分子量烷烃类的. 物理模型
混合物,它具有较高的相变潜热值,相变过程中图为物理模型,从图中可看出,石蜡填充在矩
无过冷及析出现象,性能稳定、无毒、无腐蚀性,因形腔内,腔体尺寸为×,左侧壁为恒温
此,,其它各壁面绝热。相变材料为石
重视。虽然石蜡具有上述诸多优点,但也存在导热蜡,翅片材料为铝,翅片厚度.,物性参数如表
收稿日期:——; 修订日期:——
基金项目:国家自然科学基金一广东联合基金资助项日;国家计划基金资助项目;国家自然科学基金资助项
目
作者简介:邹得球一,男,湖南衡阳