低速流动下的双层中空板强化蓄热研究

摘要

为了探索低速流动下黏性的水对日光温室蓄热结构换热的影响,构建低速水流动液膜换热数学模型,以带夹层的双层中空板蓄热系统结构为研究对象,采用理论推导与数值分析方法,对夹层内完全充满水的数学模型开展研究,验证数值方法的适用性和准确性;通过对夹层内存在气水交界面和水层与底板间存在黏性作用液体薄膜数学模型在蓄热过程中的换热量的比较,获得低速水流动下有/无液膜模型中空板蓄热结构的蓄热差别,验证低速流动下水流黏性作用对换热的影响;最后通过建立底面带凸起的强化换热液膜模型,增强低速流动下水的换热能力,提高强化换热效果。研究表明:在水流速度较小情况下,夹层板内呈现气水交接的流动特性,当考虑水的黏性作用,引入液体薄膜流强化换热技术,比无液体薄膜作用的蓄热结构的换热效果增强;在液体薄膜流作用下的圆柱凸台的强化换热结构可进一步提升系统换热能力,且流速越小,其换热效果越强。在6月21日13∶00,天气晴朗,在北纬48°,东经123°,太阳光照在1m2的蓄热面积上。结果显示,当进口速度V0=0.3m∙s-1时,水流出口温升为0.605℃,水层换热量为415.66W。研究结果可为日光温室蓄热系统的进一步研究提供理论基础。