不同长径比的分形肋片强化PCM熔化传热数值分析

罗新梅，古家安

（华东交通大学土木建筑学院，江西 南昌330013）

分形肋片相变储能器主要由换热装置和储能介质组成。PCM(相变材料)因其具有较高的热容量而成为储能介质的最佳选择，但其普遍偏低的热导率成为阻碍相变换热器广泛应用的关键因素。分形肋片的引入强化了PCM 的熔化传热过程，但分形肋片结构参数与换热器结构参数对PCM 的熔化传热过程有较大影响。分形肋片径向长度、换热管道管径及其比值对传热的影响规律尚不清晰，给分形肋片相变换热器结构设计带来困难。

目前，很多学者[1-4]针对不同形状肋片的相变换热器的传热性能进行了研究。对于肋片强化相变传热的研究主要集中在肋片形状、几何参数、热力参数的优化方面。文献[1-2，5]分别以肋片材料体积和表面积为约束条件，对Y形和T形肋片的几何参数进行了优化，并得到了影响肋片整体传热热阻的关键因素为长度比和宽度比。文献[6-7]进一步分析了肋片的肋厚、肋长、肋间距及肋位置等参数对PCM 熔化过程中温度分布均匀性的影响，结果表明，厚度越厚、肋间距及位置合适的PCM 温度分布均匀性越好。文献[3，8-9]分析了三层管中V 形和Y形肋片排列方式及空间分布对相变传热过程的影响。结果表明，在内外管壁均布置肋片的排列方式和均匀的空间分布更有利于PCM 的熔化凝固；并且发现长度越长，厚度越薄的肋片传热性能越好。文献[10-11]研究了换热器结构参数对其传热性能的影响，分析换热器长度与直径比、管壳壁面半径与换热管径比以及PCM 体积比对换热器性能的影响规律。……