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复合相变材料导热性能与套管式相变储热单元翅片结构优化
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作者 鲍伟 王胜捷 +1 位作者 蒲万兴 宋子豪 《农业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第23期303-312,共10页
针对套管式相变储热单元储热效率较低的问题,从相变材料及翅片结构两方面进行优化。将石蜡、月桂酸、硬脂酸三种有机相变材料混合,在总体积一定时,改变三种相变材料的体积分数制备混合有机相变材料,选出一种导热系数最高的组合。然后,... 针对套管式相变储热单元储热效率较低的问题,从相变材料及翅片结构两方面进行优化。将石蜡、月桂酸、硬脂酸三种有机相变材料混合,在总体积一定时,改变三种相变材料的体积分数制备混合有机相变材料,选出一种导热系数最高的组合。然后,将不同质量分数的Al2O3、Fe2O3、Fe、Cu纳米颗粒与有机相变材料掺杂,制备出多种复合相变储热材料。结果表明,添加1.5%Cu纳米颗粒的复合相变材料导热系数最高,为0.374 W/(m K),与不添加纳米Cu的样品相比,导热系数提高了14.37%。基于先前学者对套管典型翅片结构的研究分析,将翅片归纳为4种基础形状:三角形、平行四边形、矩形、扇形,基于相同工况且翅片体积与储热材料体积比相同,换热边长相等的前提下,对上述4种形状的传热性能进行了数值模拟,发现扇形结构熔化速率较高,因此提出了一种弧形翅片与直翅片组合的结构,针对该翅片结构的储热装置使用FLUENT软件进行了三维数值模拟研究,基于该模型采用无量纲量拟合了熔化时间与斯蒂芬(Ste)数的关系函数。研究结果可为提高相变储热单元的储热效率提供参考。 展开更多
关键词 结构优化 数值模拟 套管式储热单元 相变储热
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