一种余热利用相变石蜡储热过程的数值模拟

基于一种相变储热石蜡,考虑熔化过程中液相的自然对流情况,建立了矩形腔内石蜡熔化过程的数学模型,并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场变化、流场变化、相界面移动情况。通过采用铝制翅片的方式强化传热,并分析了翅片位置对该石蜡熔化时间的影响。模拟结果表明,在y=0.1、y=5、y=10、y=15mm时,与不采用翅片相比,储热时间分别缩短了43.1%、52.0%、38.3%、22.2%。研究结果对相变储热器的优化设计有一定意义。     

波纹管式余热回收蓄热装置强化传热特性模拟

为了强化应用于烟气余热回收,设计了一种利用波纹管作为烟气流通管道、相变材料作为储热介质的传储热结构,并利用gambit建立了蓄热单元二维模型,通过Fluent分别模拟了波纹管和光管储热单元的蓄放热过程,分析强化传热效果。模拟分析了不同波纹高度和波纹间距尺寸参数对蓄热单元充放热过程的影响,为结构尺寸的优化设计提供参考。     

圆形翅片管换热器在余热回收中流动与传热特性

对一台用于烟气余热回收的圆形翅片管换热器进行结构分析,在实测数据的基础上,采用数值仿真模型对该换热器翅片间流体进行三维模拟研究,分析换热器的流场特性,包括翅片间气体流速、温度分布、压力损失、传热负荷等。结果表明在Re为8 300时,模拟的压差与理论计算基本吻合,且有翅片截面的烟气压力损失比不含翅片截面压力损失大7.7%,同时对不同高度的翅片对换热特性的影响做了模拟,为圆形翅片管换热器在余热回收的应用提供理论依据。     

双层相变蓄能辐射地板传热特性实验研究CSCD

本文构建了一种可用于供暖和供冷两种工况的相变蓄能辐射地板系统,该系统包含蓄冷和蓄热两层石蜡相变材料,相变点分别为18℃和34℃,针对该相变地板蓄冷和蓄热层上下相对位置的变化,通过实验研究了在供暖水温45℃和供冷水温15℃两种工况下,这两种不同结构的相变地板的传热特性,以及相变层对找平层、地板层等结构层的影响。结果表明,该相变地板系统可用于供热和供冷两种工况,两种结构模式下,不同结构层在蓄能过程中温度变化特性均相近,但释能过程温度变化特性区别较大。结构的变化对实验箱体内气温在供暖时影响较大,而在供冷时影响不大。综合供冷供暖两种工况,从系统冷量和热量的传递结果考虑,蓄热层在上、蓄冷层在下的结构传热性能更优,可缓解地板温度过快下降带来的热舒适性差及结露问题。     

余热锅炉管口区传热的数值分析

应用高温换热设备管口传热分析系统针对某天然气化工厂二次转化气余热锅炉管口区传热问题建立了物理、数学模型,进行了相应的数值分析。数值计算结果表明,新型双瓷管保护结构改善了管口区的传热性能。降低了余热锅炉管口区金属材料的温度,减缓了高温腐蚀反应速度;新型双瓷管保护结构同时改善了管口区域内保护套管的温度“畸变”,因而减轻管口区材料的热应力破坏。     

余热锅炉增设放散烟道后的传热数值计算

利用余热锅炉回收废气余热是企业节能的重要一环。但在对余热锅炉进行检修的时候废气却仍然持续进入锅炉,这给余热锅炉的检修带来了困难。设置放散烟道可以阻隔废气持续进入锅炉,同时也有助于锅炉自身热气的排放。利用计算流体力学的方法对余热锅炉增设放散烟道后的传热进行了数值模拟。结果表明,在总烟管道设置放散炯道同时配合在锅炉底部增加鼓风机的方法能有效降低锅炉内部的温度,提高了锅炉检修的效率,保障了检修人员的安全。     

脂肪醇相变蓄能特性的数值模拟

利用FLUENT凝固/融化模型对多种脂肪醇在蓄能球内的凝固过程进行数值模拟,得到了蓄能球液相随时间的变化规律。针对适用于常规空调工况的十醇,分析了凝固时间与壁面温度、球径和导热系数的关系,对脂肪醇在蓄能领域的应用具有一定的参考价值。     

余热制冷装置中氨吸收器热、质耦合数值研究

船用柴油机废热品位较高,基本满足吸收式制冷装置的需要。作为吸收式制冷装置中重要的部件,吸收器的合理设计直接决定了制冷系统的综合性能。在对水平管氨降膜吸收器中传质与传热的相互关系进行详细分析的基础上,建立了完全基于热、质耦合传递的二维模型。数值计算结果表明,在氨降膜吸收过程中,强烈的传质过程是实质,起着主导作用,而传热过程仪是传质过程的外在表现。     

地下蓄能及其对地源热泵系统的作用

着重论述了地下蓄能（UTES）技术发展现状和所面临的问题，包括传热机理的研究，复杂地下环境中不稳定传热的特性以及UTES系统的控制策略等。通过地源热泵系统的竖直钻井中传热的实验和模拟计算，对蓄能的传热作用进行了分析和探讨。结果表明：蓄能改变地下蓄能体的能位，并表现为蓄能体温度和分布的变化随时间而改变。建议通过模型分析，结合实验研究进一步完善地下蓄能的研究工作，推动中国地下蓄能技术的发展。     

基于余热利用的导热油采暖系统设计与分析

在传统采暖系统的基础上,采用高温导热油作为采暖介质,与工业高温余热相结合,形成新型采暖供热系统。通过对比高温导热油与高温热水的优缺点,设计了以高温导热油作为采暖介质的北方地区某厂房的采暖系统,分析了采用辐射板作为导热油采暖末端的可行性和经济性。利用CFD软件对厂房内高温辐射顶板采暖形式进行了数值模拟,模拟结果显示在人体活动区形成了10~20℃温度区间,满足厂房的采暖基本需求。文中提出的以导热油作为采暖介质的工业余热回收利用采暖系统设计,是一种经济节能的采暖形式,具有一定的推广价值,为采暖系统设计提供了新思路。     

Solar multi-mode heating system based on latent heat thermal energy storage and its application

为克服太阳能间断性和不稳定性的缺点进而实现太阳能集热与采暖的能量供需调节和全天候连续供热,提出了基于相变储热的太阳能多模式采暖方法（太阳能集热直接采暖、太阳能集热采暖+相变储热、太阳能相变储热采暖）,并在西藏林芝市某建筑搭建了太阳能与相变储热相结合的采暖系统,该系统可根据太阳能集热温度和外界供热需求实现太阳能多模式采暖的自动控制和自动运行。实验研究表明：在西藏地区采用真空管太阳能集热器可以和中低温相变储热器很好地结合,白天储热器在储热过程中平均储热功率为10.63 kW,储热量达到92.67 kW·h,相变平台明显;晚上储热器在放热过程中供热量达85.23 kW·h,放热功率和放热温度平稳,储放热效率达92%,其储热密度是传统水箱的3.6倍,可连续供热时间长达10 h,从而实现了基于相变储热的太阳能全天候连续供热,相关研究结果对我国西藏地区实施太阳能采暖具有一定的指导作用。     

An assessment of thermal energy storage in conjunction with heat pumps for residential heating and cooling

The potential of thermal energy storage together with heat pumps to lower peak daytime residential electrical consumption and exploit off-peak rate reductions is examined. A computer simulation using New York City weather demonstrates that this approach, although technically successful, is economically infeasible for the foreseeable future.     

太阳能供暖二级水箱变容积蓄热系统能量及?分析

太阳能供暖系统中的固定容积单水箱蓄热系统,在太阳能波动供给和建筑热负荷波动需求之间存在不匹配及灵活性不足的问题。为更高效地利用太阳能,本文对二级水箱温度分层变容积蓄热太阳能供暖系统建立了MATLAB数学模型,包括集热循环、充热循环、取热循环和供热循环四部分及相应的控制策略,并运用Trnsys进行了模型验证。提出了在某时间段内,实际参与充热、取热或同时充热与取热的水箱体积为有效蓄热体积的概念。定义了集热比、有效蓄热体积平均温度、水箱热量取充比和热损比等参数对系统进行了分析与评价。研究表明:与传统的太阳能供暖固定容积单水箱温度分层蓄热系统相比,在整个供暖季,二级水箱变容积蓄热系统的热损失减少了17.2%,取充比增加了6.3%,?效率提高了6.6%,辅热能耗减少了9.5%;在供暖初期,二级水箱变容积蓄热系统的水箱温度响应时间缩短了54.9%,可更灵活快速地用于供热。二级水箱变容积蓄热系统有利于调节供暖季不同时期的供需匹配,具有良好的节能效果,可进一步为太阳能供暖系统的设计与应用提供指导。     

针对低温余热的移动式相变蓄热材料的热力学分析

选定Ba(OH)_2·8H_2O为适用于回收100℃以下低温余热的移动蓄热系统所研究相变蓄热材料。运用DSC差示扫描仪完成Ba(OH)_2·8H_2O的主要物性参数测定。在此基础上综合考虑相变蓄热材料的蓄热量及火用效率,研究了相变蓄热材料的初温和终温对相变材料热力学性能的影响。     

Latent heat thermal energy storage tanks for space heating of buildings: Comparison between calculations and experiments

Latent heat thermal energy storage tanks, where carbon fiber brushes are inserted to improve the heat transfer rates in the phase change materials, are installed in an air conditioning system of a building as a space heating resource. The measured outlet fluid temperatures are compared with the numerical ones predicted by a previously developed three dimensional heat transfer model. The preliminary numerical results had unallowable prediction errors, which probably resulted from poor contact between the brushes and the heat transfer tubes due to an installation problem of the brushes. However, the numerical results predicted by a corrected model agree well with the experimental ones under various operating conditions. The effect of the brushes on the thermal outputs of the tanks is then investigated using the corrected model. The result shows that the brushes contribute to saving space and reducing the cost of the tanks.     

内燃机余热驱动的储热式有机朗肯循环试验研究

为了提高尾气余热利用率并削弱热源波动对有机朗肯循环的影响,提出了一种集成相变储热换热器的有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）系统,利用相变材料削弱尾气余热波动并储存热量。搭建了内燃机尾气余热直接驱动的储热式有机朗肯循环试验台架,开展了内燃机稳态工况和阶跃变工况下储热式有机朗肯循环的热力学性能和动态性能试验研究。结果表明,内燃机稳态工况下尾气平均温度和平均流量为342℃和0.142kg/s,蒸发压力为0.75MPa条件下储热式ORC系统平均输出功率约3.43kW,平均热效率可达到12.7%,平均尾气余热回收率可达40.1%。内燃机阶跃工况下,工质出口温度、蒸发压力和过热度均呈现快速下降的趋势。试验结果还表明储热式ORC具备完全抵御发动机工况小幅波动的能力。在发动机工况阶跃变化比例过大时,储热换热器可以实现对尾气的补热,从而延长储热式ORC的安全工作时间。     

Numerical analysis of melting with constant heat flux heating in a thermal energy storage system

Melting in a finite slab with a second kind boundary condition is studied numerically in order to simulate the charging process of a thermal energy storage system. A dimensionless model is given, from which it is concluded that the main factors that influence the melting process are the dimensionless heating flux, the modified Stefan number, the relative thermal diffusivity and the relative thermal conductivity. The influence of preheating or solid subcooling is studied. It is found that though preheating does not have very important effects on the melting time, it does influence the interface marching velocity significantly. The melt fraction and the melting time are calculated extensively for various dimensionless numbers. The numerical results show that the ratio of the thermal conductivity of the solid to that of the liquid has little effect on the melting time, and the time for finishing melting can be expressed as a function of the dimensionless heating flux, the modified Stefan number and the relative thermal diffusivity, and the possible function form is suggested.     

太阳能热发电的显热蓄热技术进展

介绍了太阳能热发电显热蓄热的3种技术:单一流体蓄热,直接接触蓄热和间接接触蓄热。单一流体蓄热,主要有导热油、熔融盐和蒸汽3种选择。直接接触蓄热,使用廉价材料作为蓄热介质,节约了成本。间接接触蓄热使模块化安装成为可能,进一步克服了直接接触蓄热的缺点,为蓄热技术发展提供了便利。     

High temperature latent heat thermal energy storage using heat pipes

A thermal network model is developed and used to analyze heat transfer in a high temperature latent heat thermal energy storage unit for solar thermal electricity generation. Specifically, the benefits of inserting multiple heat pipes between a heat transfer fluid and a phase change material (PCM) are of interest. Two storage configurations are considered; one with PCM surrounding a tube that conveys the heat transfer fluid, and the second with the PCM contained within a tube over which the heat transfer fluid flows. Both melting and solidification are simulated. It is demonstrated that adding heat pipes enhances thermal performance, which is quantified in terms of dimensionless heat pipe effectiveness.     

Three—Dimensional Heat Transfer Analysis for A Thermal Energy Storage Canister

IlltroductionSolar dynamic power modules (SDPM) with phasechange material (PCM) is a vital solution to ensureuninterrupted power supply for low-earth orbitapplication. The advantage of SDPM is its longerlifehme and higher efficiency. Longer lifetime results insubstanhal savings in hardware replacement, launch, andon-orbit installation costs. Because of SDPM's higherefficiency, its solar collection area is only about 25percent of that for a PV system. This would allowspacecraft operatin…