《套管式蓄热器热性能数值模拟及实验研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《套管式蓄热器热性能数值模拟及实验研究（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、N u m e r i c a lS i m u l a t i o na n d E x p e r i m e n t a lS t u d y o nT h e r m a lP e r f o r m a n c eo f M u l t i t u b eH e a t S t o r a g e C a n d i d a t e ： S u p e r v i s o r ： A s s o c i a t eS u p e r v i s o r ： A c a d e m i cD e g r e e A p p p l i e df o r ： S p e c i a l
2、i t y ： E m p l o y e r ： D a t eo fO r a lE x a m i n a t i o n ： W a n gL i a n g P r o f C u iH a i t i n g M a s t e ro fE n g i n e e r i n g C h e m i c a lP r o c e s s E q u i p m e n t C o l l e g eo fM e c h a n i c a la n dE l e c t r o n i cE n g i n e e r i n g M a y2 6 t h ，2 0 1 2 k ：
3、 i 。 伽脾F 月2 细 侈f 年j 月彳日 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 叼东保密。 ( 请在以上方框内打“妒) 学位论文作者签名： y f 2 年多月z 多日 南谤 7 H Z - 生pJ 月“日 的问题。在国内外 课题。蓄热技术对 蓄能密度高、蓄热 与蓄热
4、器结构是蓄 ，建立了模拟对象 管排列模型蓄放热 并对计算结果进行 仅缩短了蓄热器的 套管式相变蓄热器 蓄热器蓄热和放热 实验，采集了蓄热器内不同位置热电偶的温度数据，分析不同热流体流量对蓄热器 热性能的影响。将数值模拟结果与实验数据进行比对，发现蓄热器内温度场沿径向 和轴向变化情况基本一致。但由于数值模拟过程对模型进行了简化，同时实验过程 存在热损失等因素，造成了模拟结果与实验数据存在误差。 本课题通过对套管式蓄热器进行数值模拟与实验研究，为今后套管式相变蓄热 器的设计及优化提供参考依据。 关键词套管；蓄热；石蜡：F L U E N T ：数值模拟；热性能；实验 l o s sd u r i
5、n ge x p e r i m e n t s ) ，i ti sr e a s o n a b l et h a te r r o r sa r ef o u n db e t w e e n s i m u l a t i o nr e s u l t s a n de x p d r i m e n t a ls t a t i s t i c s B 多n u m e t i c a ls i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t a ls t u d yo nt e l e s c o p i n gh e a tr e s e r v o
6、 i t , t h j s p a p e fp r o v i d e sv a l u a b l ei n f o r m a t i o nf o rt h ed e s i g na n d o p t i m i z a t i o no fp h a s ec h a n g eh e a t r e s e r v o i r si nt h ef u t u r e K e yw o r d s c a s i n gp i p e ；a c c u m u l a t i o no f s i m u l a t i o n s ；t h e r m a l p r o
7、p e r t y ； 玎 h e a t ；p a r a f f i n ；F L U E N T ；n u m e r i c a l e x p e n m e n t 第2 章相变蓄热理论和相变材料的选择7 2 1 相变蓄热特点及理论7 2 1 1 相变传热的特点7 2 1 2 相变传热的理论分析7 2 2 相变传热数值求解一8 2 2 1 数值求解方法8 2 2 2 数值求解的步骤：9 2 3相变材料的研究与选择1 2 2 3 1 相变材料的分类及特点1 2 2 3 2 相变材料的选择1 3 2 4 本章小结1 3 第3 章相变传热的数学模型及计算方法1 4 3 1 相变过程中关于
8、自然对流的数学描述1 4 3 1 1忽略液相自然对流影响的数学描述1 4 3 1 2 考虑液相自然对流影响的数学描述1 4 3 2 相变传热的数学模型1 5 3 2 1 温度法模型1 5 3 2 2 焓法模型1 6 3 3 物理模型的建立1 7 3 4F L U E N T 软件的应用和模型的选择1 8 n I 河北科技大学硕士学位论文 3 4 1F L U E N T 软件的应用1 8 3 4 2F L U E N T 的求解方法一1 9 3 4 3F U 压N T 解决凝固，熔化模型问题2 l 3 5G A M B I T 创建三维模型2 3 3 5 1 创建三维立体模型2 3 3 5 2
9、 网格划分“2 4 3 5 - 3 边界条件和区域设定2 5 3 6F L U E N T 求解相变模型2 5 3 6 1 网格相关操作2 5 3 6 2 选择计算模型2 6 3 6 3 定义材料属性2 6 3 6 4 设置边界条件2 7 3 6 5 求解方法的设置及控制2 7 3 7 本章小结2 8 第4 章套管蓄热器数值模拟结果及分析2 9 4 1 同心套管和多管排列系统模型熔化过程的数值模拟结果分析2 9 4 1 1 三维同心套管模型熔化过程的数值模拟结果分析2 9 4 1 2 三维多管排列模型熔化过程的数值模拟结果分析3 0 4 2 多管排列模型熔化过程的温度分布3 1 4 3 多管排
10、列模型凝固过程的温度分布3 4 4 4 本章小结3 6 第5 章套管蓄热器蓄放热特性实验研究“3 7 5 1 实验原理3 7 5 2 实验方案及装置简介3 8 5 2 1 实验方案设计3 8 5 2 2 实验装置简介3 9 5 3 实验数据分析4 3 5 3 1多管排列模型熔化结果分析4 3 5 3 2 多管排列模型凝固结果分析4 6 5 4 数值模拟结果与实验数据对比4 9 5 5本章小结4 9 结论51 参考文献5 3 攻读硕士学位期间所发表的论文5 6 I V V 第1 章绪论 第l 章绪论 1 1 课题的研究背景及意义 当今社会中，能源短缺与能源需求量增长、环境保护与资源开发之间一直是
11、目 前所面临的世界难题，也是矛盾的统一体。在我国，伴随着社会经济的高速发展， 能源的需求也日益增大，特别是我国又是世界人口大国，能源与环境的矛盾显得日 益突出。世界各国也加紧了对能源的争夺，能源危机和资源枯竭的信号也越来越强 烈，为维持经济快速发展和人们日常生活的需要，如何更好的节约能源，提高能源 的综合利用率，目前正在被更多的人所关注。 我国的能源的分类可以按开发利用情况，分为常规能源和新能源：按对环境的 污染情况，分为清洁型能源和非清洁型能源；按能源可否再生，分为可再生能源与 非再生能源；按开发的步骤，分为一次能源与二次能源【l 2 l 。 通过下面几组数据，我们可以更加清晰地看到我国经济
12、快速发展的同时，伴随 着能源的巨大消耗。能源消耗总量从1 9 7 8 年到2 0 0 8 年的3 0 年问增长了近4 倍，由 5 7 1 4 4 万吨标煤上升到2 8 5 0 0 0 万吨标煤，年均增长5 4 。其中石油年均增长4 8 ， 煤炭年均增长5 3 ，天然气年均增长6 ，水电、核电、风电年均增长8 8 。从行 业分析，工业在能源消费中的比重一直在7 0 左右【3 1 。能源消耗增长按增长速度分为 三个阶段：第一阶段是上升平稳期，1 9 7 8 到1 9 9 7 年，年均增速4 7 ；第二阶段是 增速放缓期，1 9 9 7 到2 0 0 2 年，年均增速1 5 ；第三阶段是快速上升期，2 0 0 3 到2 0 0 8 年，年均增速1
