基于相变材料熔化特性的蓄热装置强化传热研究

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1、分类号____________学号1203140081而妥凌統科枝太#学位论文__________基于相变材料溶化特性的___________1v•-..»,,.■f*>I*j3//y____________蓄热装置强化传热研究____________作者__________胡志培__________指导教师姓名______李雜城______；;：：sPV■供燃气>申请学位级別博士专业名称论文提交日期2015.05论立答辩日期2015.06学位授予单位函要A疫斜妓太營答辩委员会主席—王沣浩声明本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中

2、已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位己申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：网毛硌曰期：G关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。(保密的论文在论文解密后应遵守此规定

3、）本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所等单位将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一年/□两年/□三芏以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）论文作者签名：诺指导教师签名:期^>'』、./.八西安建筑科技大学博士学位论文基于相变材料熔化特性的蓄热装置强化传热研究专业：供热、供燃气、通风及空调工程博士生：胡志培指导教师：李安桂摘要相变蓄热技术是一种利用材料的物相转变实现热能储存/释放的能量储存方式。与传统的显热蓄热相比，相变蓄热技术具有储能密度高、蓄放热过程温度

4、恒定、相变温度选择范围广等众多优点。而且，相变蓄热技术还可被广泛应用于太阳能利用、工业余（废）热回收、电力的削峰填谷及电子器件冷却等多个领域，现已成为最具发展前景的热能储存方式。但是，相变蓄热技术存在一个共同的缺点：即相变材料，尤其是有机类材料的低导热系数及由此导致装置蓄、放热速率的降低。这导致绝大多数的相变蓄热系统都离不开强化传热措施，相变传热的强化研究已经成为国内外传热和能源应用领域共同关注的热点问题。本文以常用的矩形腔和管壳式蓄热器为例，通过对导热-自然对流共同作用的相变蓄热特性的总结分析，提出结合相变蓄热本身特点、利用相变材料熔化特性增强传热的思想。在此基础上，得到了楔形截面、―D形‖

5、曲线截面和圆台式等新型蓄热装置，在增强相变传热的同时，为相变蓄热系统的设计及性能优化奠定基础。主要内容包括以下几个方面：首先以常用的矩形腔为例，通过对其蓄热特性的总结分析，找出了限制这类装置蓄热性能的主要短板，并提出充分利用蓄热过程中相变材料熔化特性增强传热的思想。针对蓄热后期矩形腔内出现的熔化死角，提出楔形截面蓄热装置，并采用实验测试和数值计算的方法分析了装置的上下边长之比n（lengthratiobetweentopandbottomoftheunit）和高宽比A对相变蓄热的速度场、温度场、相界面分布及材料熔化速率的影响。基于导热-对流共同作用下矩形腔内相变材料的熔化特性，提出类似于―D‖

6、形的曲线截面蓄热装置。通过与传统矩形腔热性能的对比，验证了该装置的有效性，并以此为基础分析了热源温度及相变材料导热系数对相变蓄热的影响。西安建筑科技大学博士学位论文对传统管壳式蓄热器内相变材料与传热流体间的耦合换热进行了增强，针对由圆柱形组合而成的管壳式蓄热器提出圆台式蓄热装置，并对组合式相变材料在该新型装置内的适用性及有效性进行分析。关键词：相变材料；蓄热装置；熔化；强化传热；蓄热时间；传热强度；―十二五‖国家科技支撑计划课题―低成本、低能耗建筑关键技术集成研究与示范‖资助（No.2011BAJ03B03）西安建筑科技大学博士学位论文Meltingcharacteristic-basedst

7、udyonmeltingheattransferenhancementofthetraditionalthermalstorageunitsMajor：Heating,VentilatingandAir-ConditioningAuthor：ZhipeiHuSupervisor：AnguiLiAbstractThelatentheatthermalenergystorageisatechnolog