蓄热式换热器的仿真模拟与研究
风热机组与相变蓄热联合供暖系统建模与仿真
风热机组与相变蓄热联合供暖系统建模与仿真刘恩泽勾昱君钟晓晖孙香宇王朝正刘江涛（华北理工大学，河北唐山063000）随着全球变暖、极端天气的多发以及空气质量的问题，清洁能源利用的研究在全球范围内获得了广泛的关注。
其中风能的利用就获得了越来越多的重视。
风能作为一种可再生能源具有十分广阔的发展空间。
其具有储量大、分布广的特点。
但它的能量密度低，并且不稳定，受天气和季节的影响，具有一定的间歇性。
为了使风能够被更好的利用，将其与蓄热设备相结合才能使风能得到更好的利用。
就目前的热蓄能研究方向来看，主要分为显热蓄热、潜热蓄热技术。
其中潜热蓄热技术得到了广泛的研究，尤其适用于热量供给不连续或供给与需求不协调的工况下。
相变储热系统作为解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段，是提高能源利用率的重要途径之一。
相变储热可以分为固-液相变、液-气相变和固-气相变。
然而，其中只有固-液相变具有比较大的实际应用价值。
蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在风能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，是世界范围内的研究热点。
本研究将风力致热与相变蓄热装置相结合起来，得到基于不同风速的制热量，将制热量转换为相变蓄热装置入口处的热水温度输入条件参数，采用fluent软件对相变蓄热装置进行数值模拟。
王敬双等人研究了太阳能热水系统中相变蓄热单元特性与优化[1]，建立了相变蓄热单元的物理模型，当用石蜡作为相变材料时，通过数值模拟得到：当蓄热单元半径60mm，热流体温度为373K，入口流速为0.07m/s时为最佳工况。
张瑞等人研究了高导热能力的蓄热装置的传热性能[2],采用均温板与蓄热装置一体化设置，在相变材料中设置了铝隔板，通过实验和数值模拟验证，上述设计增大了石蜡当量的换热系数，使蓄热装置有了更好的储热性能。
C.Gnanavel等人研究了使用相变材料来提高太阳能蒸馏器的生产率[3]，实验使用了三羟甲基乙烷和石蜡C18材料，并且石蜡C18材料的结果从该实验中产生了更高的生产率，并通过数值模拟对实验进行了验证。
蓄热式换热器的仿真模拟与研究
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第２ ９卷 第 ３期 ２１ ０ ０年 ６月
建 筑 热 能 通 风 空 调
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蓄热式换热器传热过程的数值模拟
( 1) 高温烟气在蓄热室顶部和冷风在蓄热 室底部进入格孔时的速度和温度的分布是均匀 的, 相邻格子砖之间的导热是相等的。 格孔中 任一高度的截面上烟气分布均匀, 流速仅是温 度的函数, 并且燃烧期内蓄热室顶部温度保持 均匀不变;
( 1)
( 2)
5T g = h T d h (T g - T s) 5z
14
蓄热式换热器传热过程的数值模拟
蓄热式换热器传热过程的数值模拟
罗海兵3 陈维汉
( 华中科技大学能源学院)
摘 要 以某钢铁公司炼铁厂的热风炉为例, 根据热风炉的实际运行状况对蓄热式 换热器内的流动与换热过程进行合理的简化。基于热传导方程、 气体流动方程和气 体的热平衡方程, 利用有限差分方法, 对蓄热体内的导热及其与气体间的换热情况 进行数值求解, 得到蓄热式换热器在开炉、 正常的蓄热体加热及冷却三个工作状况 下的气体温度与蓄热体温度随时间的变化规律, 以及气体温度与蓄热体的温度沿蓄 热体高度的分布规律。计算结果表明, 对蓄热式换热器流动换热模型所作的简化是 合理的, 数值模拟的结果也是基本符合实际运行情况的。 关键词 蓄热式换热器 非稳态 数值模拟 流动 换热 热风炉
《化工装备技术》第 25 卷 第 4 期 2004 年
s cp s Θ
17TBiblioteka sp ( i)- T s ( i) T s ( i= ks ∃t
1)
+ T s ( i+ 1) - 2T s ( i)
∃z 2
hT ( T g ( i) - T s ( i) ) ( 5) 2 ro ( 2 - 1) r i ri 式中: ∃ t 为时间步长, ∃ z 为空间步长, T s ( i) 为
h cv = 0186v g h r = 51667 Ε
新型管壳式相变蓄热器的设计与数值模拟
新型管壳式相变蓄热器的设计与数值模拟摘要：相变蓄热器是一种高效的储能技术，它可以通过相变储存和释放大量的热量。
在本文中，我们提出了一种新型的管壳式相变蓄热器，该蓄热器利用多管道流道的结构来增加热传递效率，并采用丝网铜网增加相变物质接触面积，提高相变热量密度。
同时，利用数值模拟的方法对新型相变蓄热器进行了研究，优化了其结构参数，得到了最佳工作条件。
关键词：相变蓄热器；管壳式；数值模拟；优化设计1. 引言相变蓄热器是一种通过相变储存和释放大量热量的装置，广泛应用于太阳能、工业制冷等领域。
相比于传统的热储存技术，相变蓄热具有储能密度高、储存稳定、环保等优点。
目前，相变蓄热技术已经成为了研究的热点之一。
在相变蓄热器的设计中，传统的管道式结构存在热传递效率不高、相变物质接触面积小等问题。
因此，我们提出了一种新型的管壳式相变蓄热器，该蓄热器采用多管道流道的结构来增加热传递效率，并采用丝网铜网增加相变物质接触面积，提高相变热量密度。
同时，利用数值模拟的方法进行了研究和优化设计，得到了最佳工作条件。
2. 设计原理新型管壳式相变蓄热器的设计原理如下：(1) 结构设计该相变蓄热器采用了管壳式结构，主要由内部管道、外部壳体和相变物质组成。
同时，内部管道采用了多通道设计，增加了热传递的接触面积，提高了热效率。
(2) 相变材料选择所选用的相变材料应具有相变温度适宜，储能密度高，热稳定性好等特点。
我们采用了己二酸十二醇蜡作为相变材料，其相变温度为59℃，储能密度为170 kJ/kg。
(3) 提高相变热量密度为提高相变热量密度，我们采用了丝网铜网增加相变物质接触面积，提高相变热量密度。
3. 数值模拟为了优化新型管壳式相变蓄热器的设计，我们采用了数值模拟的方法，得到了最佳工作条件。
数值模拟主要包括了相变过程热传递模拟和结构优化设计两个方面。
(1) 相变过程热传递模拟我们采用了FLUENT软件对相变过程进行了热传递模拟。
设置了相变材料的物理性质参数、流道参数、管道参数等，对相变材料的温度、相变前后的热传递系数等进行了计算和分析。
换热站供热系统的建模与仿真研究的开题报告
换热站供热系统的建模与仿真研究的开题报告一、选题背景随着经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，能源需求量也不断增加。
而随之而来的是各种环保问题的出现，因此如何有效地利用能源，降低能源的消耗和污染，一直是人们关注的焦点。
换热站是热网系统中不可或缺的一部分，它的作用是将集中供热的热水通过管道输送到用户处，为用户提供温暖的热力。
然而，换热站也存在一些问题，如能源的浪费、管道漏损等。
因此，对于换热站供热系统的建模与仿真研究具有现实意义。
二、选题目的本论文旨在通过建立换热站供热系统的数学模型，进行仿真分析，优化系统结构和控制策略，提升系统效率和性能，从而实现能源的节约和减少环境污染的目的。
三、选题内容和方法本论文的研究内容主要包括以下几个方面：1、换热站的基本原理和供热系统的结构分析；2、建立换热站供热系统的数学模型，包括热传递模型、控制模型等；3、通过对模型进行仿真分析，优化系统结构和控制策略；4、在仿真实验的基础上，对系统的实际运行进行优化和改进。
本论文的主要方法包括理论研究、计算机仿真模拟和实际测试等方法。
通过建立数学模型，进行仿真分析，可以直观地了解供热系统的性能和效率等指标，为后续的优化和改进提供参考。
四、论文的预期成果本论文主要目的是对换热站供热系统进行建模和仿真分析，优化系统结构和控制策略，提升系统效率和性能。
预期成果包括：1、建立换热站供热系统的数学模型，包括热传递模型、控制模型等；2、通过对模型进行仿真分析，掌握系统的性能和效率等指标；3、针对仿真结果，优化系统结构和控制策略，提升系统效率和性能；4、实际测试验证仿真结果的可行性和准确性；5、撰写完整的论文，具有比较好的学术水平和实际应用价值。
蓄热材料蓄放热过程数值模拟仿真
蓄热材料蓄放热过程数值模拟仿真蓄热材料是一种能将热量储存并在需要时释放的材料。
它通常用于调节室内温度、节能和供热系统中。
在实际应用中，为了更好地设计和优化蓄热材料，进行数值模拟仿真是非常必要的。
一、蓄热材料的热传导过程蓄热材料的热传导过程是影响其储热性能的关键因素之一、数值模拟仿真可以通过求解热传导方程来描述材料内部的热传导过程。
热传导方程可以写成以下形式：∂(ρcT)/∂t=∇(k∇T)+Q其中，ρ为材料的密度，c为热容量，T为材料的温度，t为时间，k 为热导率，Q为外部热源。
数值模拟仿真可以通过离散化上述方程，利用有限差分或有限元方法进行求解。
通过将材料空间离散化成小体积元，并在每个体积元内求解温度，可以得到材料内部的温度分布随时间的变化情况。
这样可以帮助人们更好地理解和优化材料的热传导过程。
二、蓄热材料的相变过程蓄热材料中的相变过程也是蓄放热过程的重要组成部分。
相变过程通常包括材料的凝固和熔化过程。
凝固过程会吸收热量，熔化过程会释放热量。
相变过程的数值模拟仿真需要考虑热量的传递和相变过程的耦合。
在数值模拟中，可以使用相变模型来描述材料的相变过程。
相变模型通常包括热传导方程、质量守恒方程和能量平衡方程。
通过求解这些方程，可以得到相变过程中温度分布、液相和固相的界面位置和相对占有率等信息。
三、蓄热材料的热辐射过程蓄热材料中的热辐射过程是材料放热的主要途径之一、热辐射是指由于温度差异而发生的能量转移过程，它不需要介质来进行热传递。
热辐射过程的数值模拟仿真需要考虑辐射传热的基本原理和辐射传热的表达式。
通常可以使用辐射传热方程来描述蓄热材料的辐射过程。
辐射传热方程可以写成以下形式：Q=εσ(T^4-Tc^4)其中，Q为辐射传热速率，ε为材料的辐射率，σ为斯蒂芬·玻尔兹曼常数，T为材料的温度，Tc为环境温度。
数值模拟仿真可以通过离散化时间和空间，利用差分或有限元方法对辐射传热方程进行求解。
通过求解该方程，可以得到材料的辐射传热速率和温度分布等信息。
蓄热型复合热源热泵系统仿真模拟
能集热器、地埋管换热器及土壤、热泵机组在内的系统数学模型，以严寒地区为例，对太阳能 - 地源复合热泵运行过程中不
同蓄热模式土壤温度变化进行了数值模拟，结果表明：该系统较单一热泵有明显优势，解决了严寒地区冷热负荷不平衡问
题，提高了系统效率和运行稳定性。
关键词： 太阳能地源热泵；土壤温度场；数值模拟
中图分类号： TH12；TK521
14. 太阳能集热器；16，17. 进水管
ห้องสมุดไป่ตู้
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FLUID MACHINERY
Vol. 46，No.5，2018
复合系统可以根据日照条件和热负荷变化采 取不同的运行模式。该系统主要包括 5 个部分： 即太阳能集热系统、地埋管换热系统、热泵机组、 蓄热水箱和采暖 / 热水末端。 2.2 运行模式
在满足建筑负荷的条件下，系统有 3 种运行 模式。在冬季，太阳能和土壤源热泵联合作用系 统满足建筑的供暖负荷，并且在太阳能富足的情 况下将多余热量蓄存到土壤中，实现太阳能的昼 夜性蓄热。当阴雨天、夜晚，太阳能无法满足热水 供应时，需要临时开启土壤源热泵来提供生活热 水。在夏季，土壤源热泵满足建筑物的供冷负荷， 太阳能系统满足建筑物的生活所需热水供应。在 春秋季，土壤源热泵停止运行，太阳能系统满足生 活热水供应，并将多余热量输送到地下进行储存， 实现太阳能的季节性蓄热。
3 计算模型
3.1 太阳能集热器 集热器的性能可以用瞬时集热效率来表示。
平板太阳能集热器的瞬时效率 ηcoll 为某一时刻 集热器的有效集热量与集热器倾斜面上瞬时辐射 量的比值，其计算式为：
其中
η = Qj = m1c1(t j,out − t j,in )
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Ic Ac
换热器仿真实习报告
一、实习目的本次换热器仿真实习旨在通过虚拟仿真软件，模拟换热器在实际工况下的运行过程，加深对换热器原理、结构、操作等方面的理解，提高实际操作能力。
通过本次实习，使学生掌握以下内容：1. 了解换热器的基本原理和结构；2. 掌握换热器的工作过程及影响因素；3. 熟悉换热器的操作方法及注意事项；4. 培养实际操作能力和安全意识。
二、实习内容1. 换热器基本原理及结构（1）换热器原理：换热器是利用热传递原理，将热量从一种流体传递到另一种流体，使两种流体达到热平衡的设备。
换热器主要有间壁式、混合式和蓄热式三种类型。
（2）换热器结构：换热器主要由壳体、管束、管板、封头、进出口接管等部件组成。
其中，管束是换热器的核心部分，负责热量的传递。
2. 换热器操作及影响因素（1）操作方法：换热器的操作主要包括启动、运行、停止和故障处理等。
① 启动：先开启冷却水系统，确保冷却水温度适宜；然后开启热流体入口阀，逐渐增加流量；最后开启冷流体出口阀，使换热器达到预定的工作温度。
② 运行：在运行过程中，应密切观察换热器的运行参数，如进出口温度、压力、流量等，确保其在安全范围内。
③ 停止：关闭冷流体出口阀，逐渐减少热流体流量，使换热器降至室温；最后关闭冷却水系统。
④ 故障处理：当发现换热器异常时，应立即停机检查，排除故障。
（2）影响因素：换热器的运行效果受到多种因素的影响，主要包括：① 热流体和冷流体的温度差：温度差越大，传热效果越好。
② 流体流速：流速越高，对流传热系数越大，传热效果越好。
③ 换热面积：换热面积越大，传热效果越好。
④ 换热器材质：材质的导热系数越高，传热效果越好。
3. 换热器仿真实习（1）仿真软件介绍：本次实习采用北京欧倍尔换热器单元3D虚拟仿真软件，该软件可模拟真实工段，实现换热器一比一建模。
（2）仿真操作：通过软件，学生可进行以下操作：① 观察换热器内部结构，了解其组成及工作原理；② 模拟换热器启动、运行、停止等过程，观察运行参数的变化；③ 调整换热器操作参数，如温度、流量等，观察其对传热效果的影响；④ 分析换热器故障原因，并提出解决方案。
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万方数据
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蓄热式换热器的仿真模拟与研究
作者：崔中坚， 刘刚， 王海， 冯震， CUI Zhong-jian， LIU Gang， WANG Hai， FENG Zhen 作者单位：东华大学环境科学与工程学院
刊名：
建筑热能通风空调
英文刊名：BUILDING ENERGY & ENVIRONMENT
年，卷(期)：2010,29(3)
1.郝红;张于峰转轮除湿器的数学模型及性能研究[期刊论文]-暖通空调 2005(12)
2.杨世铭;陶文铨传热学 1998
3.若尾法昭;影片一朗填充床传热与传质过程 1986
4.林瑞泰多孔介质传热传质引论 1995
5.余驰;王磊太阳能低温水源热泵辅助供暖系统模拟研究[期刊论文]-制冷与空调 2006(01)
1.张海强.刘晓华.江亿.Zhong Haiqiang.Liu Xiaohua.Jiang Yi蓄热式换热器周期性换热过程的性能分析[期刊论文]-暖通空调2011,41(3)
2.王维刚.WANG Weigang蓄热式换热器的优化设计[期刊论文]-化工机械2010,37(4)
3.严亮新型高频换向陶瓷蓄热式换热器性能分析及实验研究[学位论文]2007
4.罗海兵.陈维汉蓄热式换热器传热过程的数值模拟[期刊论文]-化工装备技术2004,25(4)
5.冯震核电站汽机房通风方案的优化[学位论文]2010
6.朱铮.杨其才.刘刚.冯震.Zhu Zheng.Yang Qicai.Liu Gang.Feng Zhen电厂自然通风方式的选择[期刊论文]-制冷与空调（四川）2011,25(2)
7.吴志根.陶文铨多孔金属矩阵材料在相变蓄热中的强化换热数值分析[会议论文]-2011
本文链接：/Periodical_jzrntfkt201003002.aspx。