套管式相变蓄热器内管排列方式和壁温的影响

摘要

以卧式套管式相变蓄热器为研究对象,该装置由外管、4根相同的内管、相变材料石蜡组成.外管半径为50 mm,长度为480 mm,内管半径为10 mm,长度为500 mm.外管套在4根内管外面,内管两端连接传热流体,外管和内管之间的封闭空间封装着石蜡.由于管长较短,假设传热流体进出口温度基本相同,将蓄热器简化为二维模型.通过COMSOL Multiphysics软件对二维模型进行求解,模拟当内管以正方形、菱形1、菱形2排列时,观察石蜡的熔化过程和凝固过程,分析不同排列方式对相变蓄热器传热的影响.选取传热效果最好的正方形排列方式,模拟不同内管壁温对石蜡熔化和凝固过程的影响,分析不同内管壁温对相变蓄热器传热的影响.结果 表明:内管不同排列方式时,正方形排列石蜡熔化和凝固所需时间最短;正方形排列的内管壁温从313 K增加到 323 K、333 K时,完全熔化时间分别缩短了43.57％、57.14％,内管壁温从293 K下降到283 K、273K时,完全凝固时间分别缩短了47.57％、59.97％.