数据中心用壳管式相变储能换热器的储能特性

作     者：彭子安 段文超 李杰 孙小琴 宋孟杰 PENG Zian;DUAN Wenchao;LI Jie;SUN Xiaoqin;SONG Mengjie

作者机构：长沙理工大学能源与动力工程学院湖南长沙410114 北京理工大学机械与车辆学院北京100081 

基　　金：国家自然科学基金(52078053 52208094) 国家重点研发计划(2018YFE0111200) 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2023年第12卷第6期

页      码：1765-1773页

摘      要：针对相变储能换热器储/放能率低的问题,本工作设计了一种壳管式相变储能换热器,以相变温度为25℃的石蜡为储能材料,以水为传热流体,研究传热流体对换热器储能性能的影响。搭建了壳管式相变储能换热器的实验平台,并利用FLUENT软件对其进行三维瞬态建模,通过改变边界工况进行储能数值模拟,并对最优工况进行分析。研究结果表明:数值模拟不同传热流体温度和流速对蓄/放热过程的影响,传热流体温度与相变温度的差值越大,相变单元蓄/放热速率越快,平均储/放能率越大;温差增大5℃,平均储能率最大提高91%,平均放能率最大提高124%,但温差增大造成的不可逆㶲损失也越大;而在凝固过程中,由于相变材料内部自然对流的作用非常小,放热速率远低于蓄热速率,温差同为5℃时平均放能率仅为平均储能率的64%,温度差是主要影响因素。随着传热流体流速的增加,流体侧对流换热的加强会加快换热,加快熔化,但对壳管式换热器的平均储能率和㶲损失影响不大。综合考虑平均储/放能率和㶲损失,本研究中换热器性能最佳的蓄热工况为40℃,放热工况为10℃,流速工况为0.5m/s,研究结果可为储能换热器在数据中心的应用提供一定参考。

主 题 词：相变储能 壳管式换热器 数值模拟 储能率 㶲损失 

学科分类：08[工学] 080502[080502] 0805[工学-能源动力学] 

核心收录：

D　O　I：10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0741

馆 藏 号：203122392...