多排管式蓄热器蓄放热性能数值模拟及实验研究

在全球工业快速发展的推动下，大量的能源消耗，使人类面临着前所未有的能源危机。节能减耗成为了世界各国普遍关注的问题。蓄热技术作为提高能源利用率和保护环境的一种能源新技术成为了研究热点。而相变蓄热以其蓄热密度大、储热能力强、体积变化小等特点得到了广泛应用。目前，相变材料与蓄热器结构是蓄热技术研究和发展的两个方向。 本文以石蜡作相变蓄热材料，通过相变蓄热理论分析，经过适当假设，建立了模拟对象的数学模型和物理模型。然后利用FLUENT软件对模型进行数值模拟，并对计算结果进行了处理，分析了多排管蓄热器内填充纯石蜡及石蜡与膨胀石墨复合材料时蓄放热过程中温度场的分布情况。模拟结果证明膨胀石墨的添加不仅缩短了蓄热器的蓄放热时间，而且使温度场的分布更加均匀合理。最后，设计了多排管式相变蓄热器的实验方案并搭建了实验台，进行蓄热器蓄热和放热实验，采集了蓄热器内不同位置相变材料的温度数据，分析了蓄热器的蓄放热性能。将数值模拟结果与实验数据进行比对，发现蓄热器内温度场沿各方向的温度变化不同。但由于数值模拟过程对模型进行了一定假设，同时实验过程不可避免存在热损失等因素，造成了模拟结果与实验数据存在误差。 本课题通过对多排管式蓄热器进行数值模拟与实验研究，为今后多排管式相变蓄热器的设计及优化提供参考依据。