高效儲能型太陽能平板集熱器相變傳熱的研究.pdf

1、太陽能相變儲能與平板集熱整體化是太陽能與建筑一體化的發(fā)展方向之一。由于大部分相變材料熱導率較低，為強化相變換熱，本文研究采用泡沫金屬及金屬翅片內(nèi)填充相變材料所制成的復合相變材料傳熱。 論文首先采用體積平均理論建立了多孔金屬內(nèi)相變儲能融化對流傳熱的理論模型，運用顯熱容法模擬相變材料融化過程。采用Darcy-Brinkman-Forchheimer方程求解泡沫金屬及金屬翅片中的對流情況。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，泡沫金屬能加速相變材料的融化速率

2、，明顯減小相變材料融化所需的時間。模擬結(jié)果還發(fā)現(xiàn)純石蠟融化之后對相變傳熱有明顯的強化作用，因為泡沫金屬內(nèi)石蠟的溫差較小，而且泡沫金屬內(nèi)的流動屬于多孔滲流，純相變材料融化之后所產(chǎn)生的自然對流比泡沫金屬的多孔滲流要強烈。溫度場和流場共同作用并且決定了融化界面的形狀。融化界面與吸熱板之間的傾角隨時間增大。在金屬翅片強化相變傳熱的模擬中，考慮物性的各向異性，與各向同性的模擬結(jié)果進行了比較。 在泡沫金屬及金屬翅片內(nèi)相變材料相變傳熱的過程中

3、，考慮由于金屬骨架與相變材料之間的傳熱特性的巨大差別以及相變材料相變時溫度保持恒定的特點，導致了骨架與相變材料之間所產(chǎn)生的局部熱不平衡現(xiàn)象。對雙層玻璃蓋板平板集熱器中泡沫金屬及金屬翅片內(nèi)相變材料融化與凝固過程分別進行了數(shù)值模擬。考慮金屬翅片數(shù)目繁多，建立數(shù)學模型的困難性，采用了多孔介質(zhì)模型并進行了模擬。模擬的結(jié)果顯示，在相變材料相變時，由于相變過程中相變材料需要吸收相變潛熱，相變材料的溫度保持恒定，骨架與流體之間處在極度的局部熱不平衡，