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摘要
针对相变储能换热器储/放能率低的问题，本文设计了一种壳管式相变储能换热器，以相变温度为25 ℃的石蜡为储能材料，以水为传热流体，研究传热流体对换热器储能性能的影响。搭建了壳管式相变储能换热器的实验平台，并利用FLUENT软件对其进行三维瞬态建模，通过改变边界工况进行储能数值模拟，并对最优工况进行分析。研究结果表明：数值模拟不同传热流体温度和流速对蓄/放热过程的影响，传热流体温度与相变温度的差值越大，相变单元蓄/放热速率越快，平均储/放能率越大；温差增大5 ℃，平均储能率最大提高91%，平均放能率最大提高124%，但温差增大造成的不可逆?损失也越大；而在凝固过程中，由于相变材料内部自然对流的作用非常小，放热速率远低于蓄热速率，温差同为5 ℃时平均放能率率仅为平均储能率的64%，温度差是主要影响因素。随着传热流体流速的增加，流体侧对流换热的加强会加快换热，加快熔化速率，但对壳管式换热器的平均储能率和?损失影响不大。综合考虑平均储/放能率和?损失，本研究中换热器性能最佳的蓄热工况为40 ℃，放热工况为10 ℃，流速工况为0.5 m/s，研究结果可为储能换热器在数据中心中的应用有一定参考价值。
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