相变蓄热水箱蓄热性能数值模拟研究

作者：田源; 陈聪; 卢涛^*; 杨洪润; 罗彦; 成翔

来源：北京化工大学学报(自然科学版), 2022, 49(04): 83-90.

DOI：10.13543/j.bhxbzr.2022.04.010

• 相变蓄热水箱
• 延时升温
• 自然对流
• 热分层
• 数值模拟

在封闭静止的蓄热水箱中添加相变材料可以增加水箱热容量、延长水箱升温时间。分别建立了有、无相变单元蓄热水箱的物理模型，利用有限体积分析法对蓄热水箱加热过程进行数值模拟，探讨了封闭水箱加热过程中相变单元的熔化规律和相变单元对水箱温升的影响规律。研究结果表明相对于纯水蓄热水箱，当蓄热水箱中加入占水箱容积9.05%(体积分数)的相变单元、其平均温升29 K时，蓄热水箱的整体热容量提高了25.58%,加热时间延长了1 100 s;蓄热水箱内只在垂直方向上存在热分层，导致含有相变单元的蓄热水箱较高位置处的相变单元先熔化，降低了较高位置处水的温升速率，使得相变蓄热水箱和纯水蓄热水箱的热分层剧烈程度存在差别；以最大温差值作为判断水箱热分层剧烈程度的依据，不同加热功率下相变蓄热水箱的热分层特征变化规律大致相同，但加热功率越大，热分层现象越剧烈。

• 单位
  机电工程学院; 北京化工大学; 中国核动力研究设计院