石蜡圆管外相变蓄热与释热规律的研究

论文摘要

能源、环境与节能是全球面临的紧迫和重要工作,要加强新能源与可再生能源的利用,减少常规能源的消耗。实施能量短期或长期蓄存以达到能量补充和再利用目的。相变蓄能技术具有蓄能密度高、易匹配、易控制的众多优点,相变蓄能的研究与应用得到广泛关注。本文将对石蜡相变材料的相变传热过程进行理论与实验研究。对相变传热数学模型和求解方法的研究。介绍对比一般的相变传热模型,研究几种求解方法的主要思想,本文研究圆管外相变材料的相变传热简化数学模型。圆管外石蜡相变蓄热熔化规律的实验研究。建立一个小型圆管外石蜡蓄热实验系统,研究石蜡在不同位置的相变规律,分析自然对流对熔化的影响,得出熔化时间与熔化厚度的优化值;研究不同加热水温与不同水流量对石蜡熔化规律的影响;研究单热源与双热源对石蜡熔化影响的不同。圆管外石蜡相变释热凝固规律的实验研究。分析石蜡在圆管外不同位置的凝固规律,自然对流对释热过程的影响;研究不同冷源温度影响凝固过程的差异性,得出自然对流出现的临界启动温差;研究不同的流量对相变造成的不同影响;以及分析比较单冷源与双冷源造成凝固过程的差别。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 蓄热技术的应用
• 1.2.2 各种相变材料
• 1.2.3 蓄热相变材料的选取原则
• 1.2.4 相变蓄能的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 相变传热模型与求解方法的研究
• 2.1 相变传热的数学模型
• 2.1.1 温度法模型
• 2.1.2 焓法模型
• 2.2 相变传热问题的求解方法
• 2.2.1 解析法分析
• 2.2.2 数值分析
• 2.3 圆管外相变传热数学模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 圆管外相变实验系统的设计与建设
• 3.1 实验系统
• 3.1.1 圆管外相变实验段
• 3.1.2 温度测量
• 3.1.3 流量测量
• 3.1.4 水路系统
• 3.1.5 加热系统
• 3.1.6 散热系统
• 3.2 热电偶的标定
• 3.3 石蜡的物性
• 3.3.1 石蜡的DSC测试
• 3.3.2 石蜡其余物性
• 3.4 实验误差分析
• 3.4.1 温度测量误差
• 3.4.2 流量测量误差
• 3.5 本章小结
• 第四章 圆管外石蜡相变蓄热的实验研究
• 4.1 实验系统与实验工况
• 4.2 石蜡相变蓄热性能实验
• 4.2.1 相同流量100L/h，不同加热水温下蓄热性能
• 4.2.2 相同水温60℃，不同流量下蓄热性能
• 4.3 石蜡相变蓄热熔化实验
• 4.3.1 相同工况，不同位置石蜡温度随时间变化
• 4.3.2 相同水温60℃、不同流量时石蜡温度随时间变化
• 4.3.3 相同工况，单、双圆管外相同位置石蜡温度随时间变化
• 4.3.4 沿管长方向温度随时间的变化
• 4.3.5 不同加热温度对石蜡熔化的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 圆管外石蜡相变释热的实验研究
• 5.1 实验系统与实验工况
• 5.2 石蜡相变释热凝固实验
• 5.2.1 相同工况，不同位置石蜡释热凝固过程
• 5.2.2 不同冷源温度，石蜡释热温度随时间的变化
• 5.2.3 不同流量对石蜡释热凝固的影响
• 5.2.4 相同工况，单、双圆管外相同位置石蜡温度随时间变化
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 进一步工作的建议
• 参考文献
• 致谢