太阳能辅助空气源热泵对流型相变蓄能换热装置研究

发布时间：2023-05-03 15:09

　　本文主要总结了空气源热泵技术、太阳能热利用技术及相变蓄能技术在建筑节能领域的研究进展,提出了一种基于对流型相变蓄能换热装置的太阳能辅助空气源热泵系统,该系统集成了各项节能技术,将蓄冷、释冷、蓄热、释热等过程统一起来,充分地利用了太阳能、空气能等可再生清洁能源,提高了系统用能的合理性,同时可以地有效改善空气源热泵的低温适应性。本文对集成系统的11种运行模式进行了阐述和分析,并针对集成系统的两个关键部件,对流型相变蓄能换热器及蓄能容器展开了模拟研究。首先确定了有机相变材料RT6,根据换热器设计原理及相变蓄能理论对两者的尺寸参数进行了设计,基于Solid Works软件建立了三维物理模型,然后详细介绍了相变传热的相关理论及数值计算方法,确定了模拟研究所选的理论模型和求解方法。基于焓法建立了两者的数学模型,基于ANSYS软件建立了网格模型并利用Fluent软件进行模拟研究。针对相变蓄能换热器,主要研究了变温度工况、变流速工况下的传热及流动特性。如果入口流速过大,材料没有达到相变温度(277K～279K)就流出传热管;如果流速过小,对流作用减弱,就失去了对流型相变蓄能换热装置的意义,本文考虑管内...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究目的和意义
    1.2 课题国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 国内外文献综述
    1.3 课题主要研究内容
第2章 对流型相变蓄能换热装置的设计
    2.1 引言
    2.2 SAHPIS的工作原理
        2.2.1 SAHPIS的组成
        2.2.2 SAHPIS的运行模式及特征
    2.3 相变材料的选择
        2.3.1 相变材料类别
        2.3.2 相变材料筛选原则
    2.4 对流型相变蓄能换热装置的设计计算
        2.4.1 对流型相变蓄能换热器的设计计算
        2.4.2 蓄能容器设计计算
    2.5 本章小结
第3章 相变传热理论及数值计算方法
    3.1 引言
    3.2 相变传热理论
        3.2.1 相变传热问题的特点与难点
        3.2.2 相变传热问题的求解方法
        3.2.3 相变传热问题的数学模型
        3.2.4 本文选用的相变传热理论模型及求解方法
    3.3 Fluent求解相变传热问题
        3.3.1 Fluent软件简介
        3.3.2 Fluent数值模拟求解过程
        3.3.3 Solidification/Melting模型简介
    3.4 Fluent数值计算模型验证
    3.5 本章小结
第4章 对流型相变蓄能换热器数值模拟研究
    4.1 引言
    4.2 对流型相变蓄能换热器数学模型
    4.3 网格划分及求解器设置
    4.4 网格独立性验证
    4.5 模拟结果分析
        4.5.1 蛇形管换热器流动特性
        4.5.2 蛇形管换热器传热特性
    4.6 本章小结
第5章 蓄能容器相变过程数值模拟研究
    5.1 引言
    5.2 蓄能容器数学模型
    5.3 网格划分及求解器设置
    5.4 网格独立性验证
    5.5 时间步长独立性验证
    5.6 蓄能容器取冷模式下数值模拟分析
    5.7 蓄能容器蓄热模式下数值模拟分析
        5.7.1 特定工况模拟分析
        5.7.2 变温度工况模拟分析
    5.8 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3806941