【摘 要】
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相变蓄热技术的发展对清洁能源的保存以及解决能源的供需匹配问题至关重要,对相变材料（PCM）熔融过程的分析和优化对于提高相变蓄热系统在稳定热源下的储能性能具有重要意义,潜热蓄热的研究主要集中在如何提高蓄热效率和储能率上,这是评估储能系统整体热性能的关键指标。研究影响相变蓄热器强化换热的因素对加快相变蓄热器蓄热过程,提升储热效率有重要的意义。本文通过实验和数值计算相结合的方法,以竖直放置的单管管束式相
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相变蓄热技术的发展对清洁能源的保存以及解决能源的供需匹配问题至关重要,对相变材料（PCM）熔融过程的分析和优化对于提高相变蓄热系统在稳定热源下的储能性能具有重要意义,潜热蓄热的研究主要集中在如何提高蓄热效率和储能率上,这是评估储能系统整体热性能的关键指标。研究影响相变蓄热器强化换热的因素对加快相变蓄热器蓄热过程,提升储热效率有重要的意义。本文通过实验和数值计算相结合的方法,以竖直放置的单管管束式相变蓄热器为研究对象,研究了导热流体（HTF）的不同入口流速、入口温度和初始温度对相变蓄热器蓄热过程的影响,还通过改变实验段的放置方式研究了自然对流对管束式相变蓄热器相变传热特性的影响。实验中相变材料选用OP28E,采用水作为导热流体。数值计算方法采用焓-孔隙率法,为方便计算,将实验模型合理简化为二维轴对称模型。主要结论有:（1）开始蓄热时,相变材料区的热量主要靠热传导进行传递。当相变材料温度达到相变温度发生相变时,相变材料区开始出现对流换热。相变材料在相变储热单元内部的熔化过程是由内到外,从上到下依次进行的。（2）导热流体的入口温度对相变蓄热器蓄热过程影响较大,增加温度,蓄热速度越快。当温度较低时,温度的升高可以显著的加快蓄热过程,但是当入口温度升高到一定程度,再增大温度对相变蓄热器的蓄热过程影响很小。（3）导热流体的入口流量对相变蓄热器的蓄热过程基本没有影响。因为蓄热过程中的主要热阻在管壁和相变材料区域,增加流速对导热流体的热阻基本没有影响。（4）相变蓄热器的初始温度对蓄热过程也有较大影响。初始温度越高,蓄热时间越短,储热速度越快。增加初始温度可以加快相变蓄热器的蓄热过程,但是也不能无限的增加初始温度,要综合考虑所用相变材料的相变温度这一物性参数,不能让初始温度超过相变温度。（5）通过ANSYS FLUENT软件对相变蓄热器蓄热过程进行数值模拟。模拟结果与实验结果有较好的一致性,证明了实验结果的正确性。（6）相变蓄热器不同的倾斜放置角度对储热单元的传热特性影响不同,经过对比,发现水平放置时相变蓄热器蓄热速率最快。
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