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偏心单元内月桂酸融化传热研究及结构优化设计
  • ISSN号:0254-0096
  • 期刊名称:《太阳能学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK121[动力工程及工程热物理—工程热物理;动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]西南交通大学机械工程学院,成都610031
  • 相关基金:建筑环境与能源高效利用四川省青年科技创新研究团队项目(2015TD0015);国家自然科学基金(51378426);教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-11-0714);2013年四川省住房和城乡建设厅科研课题
中文摘要:

为研究偏心环形单元内月桂酸的融化特性并对单元的结构进行优化,在保证一定量的相变材料时,改变圆环内外径,同时设置偏心来提高融化速率,为有空间限制的换热器设计等提供设计思路。采用焓-多孔介质模型对偏心单元内月桂酸的融化过程进行数值模拟,从相界面、融化分数、温度场、平均对流传热系数及储能量等方面与同心单元进行对比分析,在此基础上进行环形单元的结构优化设计。发现特征尺寸为20mm的环形单元在80℃工况下,融化分数增幅从偏心3mm单元的13.3%至偏心7.5mm单元的33.5%,偏心7.5mm单元的平均对流传热系数比同心单元提高了148.8%,储能量增量从偏心3mm单元的6.2%至偏心7.5mm单元的15.1%。结果表明:偏心单元比同心单元融化更快,单元内温度更低,平均对流传热系数更高,潜热储能效果更好,特征尺寸为20mm的单元的最优偏心距离为7~8mm。

英文摘要:

In order to study the melting heat transfer characteristics of lauric acid in eccentric unit and optimize the structure design, the inner and outer diameter of annulus were changed when a certain amount of phase change material was ensured, eccentricity was simultaneously set to increase the melting rate, the ideas for the heat exchanger design with space restriction were provided. Enthalpy-porous medium model was used to simulate numerically the melting process of lauric acid in eccentric unit. The optimum design for structure of ring unit was carried out based on comparative analyses of melting phase interface, melt fraction, temperature field, average convection heat transfer coefficient and energy storage etc. between eccentric unit and concentric unit. It was found that melt fraction increased from 13.3% in the eccentric 3 mm unit to 33.5% in the eccentric 7.5 mm unit for the unit of feature size of 20 mm at 80 ℃ operating condition; the average convective heat transfer coefficient in eccentric 7.5 mm unit was improved 148.8% compared with concentric unit and the energy storage increases from 6.2% in eccentric 3 mm unit to 15.1% in eccentric 7.5 mm unit. The resuhs show that the melting is faster, the temperature in unit is lower, the average convective heat coefficient is higher and the latent heat storage effect is better in eccentric unit than in concentric unit. The optimal eccentric distance is 7-8 mm for the unit of feature size of 20 mm.

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期刊信息
  • 《太阳能学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国可再生能源学会
  • 主编:
  • 地址:北京市海淀区花园路3号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:
  • 电话:010-62001037
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-0096
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2082/TK
  • 邮发代号:2-165
  • 获奖情况:
  • 1992年北京新闻出版局评比全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:20390