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节能与环保是能源领域的重要课题。在环境污染和能源形势日趋严峻的背景下,开发使用太阳能等可再生能源具有很好的发展前景。太阳能热泵系统结合了太阳能的清洁性、可再生性和热泵的节能性,是一种节能、无污染的能源利用系统。而蓄热技术能够有效存储热量,解决能量供给和需求的矛盾。
课题首先从太阳能热泵系统的原理出发,建立太阳能相变蓄能热泵系统,并考虑到不同天气不同用户的基本需求设定了不同运行模式。该系统不仅节能环保,而且可以实现电力的“削峰填谷”。
接着,文章运用FLUENT软件对管壳式相变蓄热器的蓄热过程进行模拟。在浮升力作用下,分析了相变蓄热单元中相变材料的融化时间和壁面热流的同时,也研究了不同截面在不同时刻的温度场、流场随时间的变化,观察到相变材料在壳程内的相变过程。
文章还比较了不同进口温度不同进口流速等工况对蓄热过程的影响。
在对管壳式相变蓄热器研究基础上,从强化换热的角度出发,提出了在管壳式蓄热器内添加内肋片,对比分析了有无肋片的融化过程中液相分数和壁面热流密度随时间的变化趋势以及不同时刻下的速度场分布,数值分析了肋片的不同材质、不同间距对蓄热性能的影响,得出加有内肋片的蓄热单元有较强的蓄热速度。文章还从蓄热单元总蓄热量和换热流体能量利用率方面,提出对组合相变蓄热装置蓄热过程的研究,通过分析不同区域液相比例、壁面热流密度和出口温度随时间的变化,发现组合式相变蓄热单元比传统单一的蓄热单元蓄热速度提高了11[%],蓄热效果较好。