【摘 要】
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级联相变储热技术作为一种高效灵活的储热技术而被广泛研究。本文建立了三级联相变储热单元的二维轴对称物理模型,三种相变材料分别填装在各级换热器的壳侧,体积占容器的85%,按熔化温度从高到低排列。首先,分析了完全充/放热过程中相变材料的液体分数、温度、累积热量以及导热流体进口温度的变化规律。然后,研究了翅片强化传热技术在级联式相变储热单元中的应用,分析了翅片数量和翅片高度对各级相变材料的不同影响,还对比
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级联相变储热技术作为一种高效灵活的储热技术而被广泛研究。本文建立了三级联相变储热单元的二维轴对称物理模型,三种相变材料分别填装在各级换热器的壳侧,体积占容器的85%,按熔化温度从高到低排列。首先,分析了完全充/放热过程中相变材料的液体分数、温度、累积热量以及导热流体进口温度的变化规律。然后,研究了翅片强化传热技术在级联式相变储热单元中的应用,分析了翅片数量和翅片高度对各级相变材料的不同影响,还对比分析了均匀翅片和非均匀翅片对各级相变材料的不同强化效果。最后,详细介绍中高温级联式相变储热系统实验台的搭建情况。研究发现,在级联式相变储热系统中,较低的熔化温度会导致更高的熔化速率和更多的放热量。与非级联式相变储热系统相比,级联式相变储热系统通过对相变材料的选择可以具有更佳的灵活性。相比于各级采用均匀数量翅片布置,采用非均匀翅片数量布置的级联相变储热系统可缩短完全熔化及凝固总时间约5.2%,提高系统放热平均功率约12.6%,最终以较少翅片的代价,实现多级联相变储热系统整体高效的强化传热。此外,采用非均匀高度布置可轻微缩短系统完全熔化及凝固总时间,但对系统充/放热平均功率影响较小。研究结果对级联相变储热系统的设计和强化传热具有一定理论指导价值。
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