为了提高蓄热装置内相变球的放热效率,该文设计了一种表面有螺旋凹槽的相变球并建立了三维模型,用I CEM CFD进行网格划分,完成网格无关性验证后,在fluent中分别数值模拟了一种基于螺旋凹槽相变球和光滑相变球的相变储热装置在进口温度Tin=313K,进口流速u=0.15 m/s,初始温度T0=353K工况下的放热过程,得到了放热过程中相变材料(PCM)温度、液相率和平均表面传热系数随时间的变化曲线,截取了放热过程中某一时刻的水流速度矢量图和液相率云图,并探究了入口流速对PCM凝固时间的影响。研究结果得出与光滑相变球蓄热装置相比,凹槽相变球蓄热装置内PCM凝固时间缩短了20%,放热时间缩短了37.5%。且入口流速较小时,提高入口流速可有效提高PCM凝固效率。

设计并搭建基于球形单元的相变储热装置。储热水箱作为太阳能供暖系统中的核心设备,水箱的放热性能直接决定储能系统整体的运行效率。通过单一控制变量法对球形单元储热装置进行放热试验,得到并分析温度变化曲线。结果表明:在水箱空间一定且相变材料基本一致时,球形相变单元个数对装置的放热效率影响较大;改变单元之间层间距对装置的放热效率影响较小;入口温度和入口流量的变化对整个装置换热效率影响较大。