容器高宽比对换热管周围的冻结特性影响研究*

王强胜,孔春辉,李建雄,王任远

(河南工学院 机械工程学院,河南 新乡 453003)

0 引言

能源昼夜供需存在着严重不平衡问题,不断寻求新的储能技术是实现能源可持续发展的必由之路。相变蓄冷技术可利用相变物质溶化、凝固过程中的潜热变化,在夜间电力低谷时段制冰,白天用电高峰期通过融冰供冷,是一种具有重要的社会和经济双重效益的供冷新技术[1-2]。相变蓄冷技术一方面可降低冷水机组在电力高峰期的供冷压力,有效实现电力“移峰填谷”,另一方面,通过管理空调的蓄冰和融冰时间,可以有效节约系统运行费用[3]。有关冰蓄冷的储冷机理,很多学者已经展开了相关的实验或者数值模拟研究。白青松等[4]通过搭建固液相变可视化测量系统,对方腔中内嵌通孔金属泡沫的蓄冰过程开展了实验研究,发现未凝固相局部自然对流导致凝固相界面发生倾斜,呈现下部略快于上部的凝固界面。Anisr等[5]通过实验研究了不同相变材料的凝固行为和融化特征。陈晨等[6]采用焓-多孔度法追踪固液相界面,分析了蓄冷腔体尺寸和几何形状对凝固时间和相界面演化的影响。Hirose等[7-8]对水平放置的椭圆形换热管内的相变物质熔化过程和规律进行了实验研究,并采用单域模型和边界固定法对圆形换热管周围水的冻结特性进行了数值分析,得出了浸入水中的椭圆形换热管内以及圆形换热管周围的相变物质流动规律和传热特征。王强胜等[9-10]通过搭建小型相变储能平台,用实验和数值模拟分析了多管换热器周围水的冻结特性以及换热管间固相物质的桥接时间预测方法,初步得出了换热器管型和桥接现象对储能效率的影响规律。……