第一章 绪论 1
1.1相变蓄热技术概述 1
1.1.1热能储存的方式 1
1.1.2相变蓄热技术的发展过程 2
1.1.3相变蓄热材料的分类和选择 4
1.2相变蓄热技术的典型应用 8
1.2.1相变蓄热在工业余热回收中的应用 8
1.2.2相变蓄热在空调、供暖中的应用 9
1.2.3相变蓄热在建筑节能领域的应用 9
1.2.4相变蓄热在航天领域的应用 10
1.3空间太阳能热动力发电系统 11
1.3.1太阳能热动力发电系统概述 11
1.3.2吸热蓄热器概述及研究进展 14
1.3.3相变蓄热过程中空穴影响的研究进展 18
参考文献 20
第二章 吸热蓄热器方案设计与研究 23
2.1基本型吸热器 23
2.1.1技术指标与参数 24
2.1.2总体方案设计 24
2.1.3高温相变蓄热容器设计与研究 25
2.1.4其他主要部件的结构设计 30
2.1.5吸热器装配 35
2.2热管式吸热器 35
2.2.1技术指标及参数 36
2.2.2总体方案设计 36
2.2.3热管单元管的设计与研究 37
2.2.4其他部件的研究 39
2.3组合相变材料吸热器 39
2.3.1组合相变材料吸热器概念的提出 39
2.3.2组合相变材料吸热器的方案设计及计算实例 39
2.3.3组合相变材料吸热器中的组合PCM选择 42
2.3.4采用组合相变材料对吸热器质量轻量化的意义 45
参考文献 47
第三章 高温相变蓄热容器的数值仿真与分析 49
3.1固液相变问题的解法与焓法模型 50
3.1.1固液相变问题的解法概述 50
3.1.2焓法模型数学描述 51
3.2微重力条件下高温相变蓄热容器的二维热分析 52
3.2.1边界条件与初始条件 52
3.2.2 PCM空穴模型 53
3.2.3物理模型 55
3.2.4控制方程的离散化与求解 56
3.2.5计算结果分析 59
3.2.6 PCM容器热应力分析 66
3.3微重力条件下高温相变蓄热容器的三维热分析 71
3.3.1物理模型 72
3.3.2数学模型 72
3.3.3边界条件与初始条件 73
3.3.4 PCM空穴模型 75
3.3.5控制方程的离散化与求解 77
3.3.6空穴体积变化的计算与处理 81
3.3.7计算结果分析 83
3.4重力条件下高温相变蓄热容器的热分析 90
3.4.1考虑自然对流的数学模型 91
3.4.2方程的离散化 94
3.4.3代数方程的求解 98
3.4.4求解N-S方程的SIMPLE算法 99
3.4.5对重力条件下相变蓄热实验的模拟计算与结果比较 101
参考文献 106
第四章 蓄热单元管的地面实验研究与热力学仿真 110
4.1相变蓄热容器的研制与实验研究 110
4.1.1相变蓄热容器的设计制造 110
4.1.2 PCM熔化—凝固特性及物性测量实验 116
4.1.3 PCM容器热循环和相容性实验 118
4.2蓄热单元管蓄热性能地面模拟实验 121
4.2.1实验系统设计 121
4.2.2实验方案设计 125
4.2.3实验结果分析 125
4.3蓄热单元管蓄热过程数值仿真 140
4.3.1物理模型 140
4.3.2蓄热单元管数学模型 141
4.3.3离散方程求解 146
4.3.4计算结果分析 147
参考文献 151
第五章 填充泡沫金属改善相变蓄热过程的研究 153
5.1泡沫金属简介 154
5.1.1泡沫金属的发展历史 154
5.1.2泡沫金属的分类 155
5.1.3泡沫金属的制备方法 155
5.1.4泡沫金属的用途 157
5.2泡沫金属基CPCM有效热导率的计算与分析 157
5.2.1立体骨架式相分布模型 158
5.2.2泡沫金属基CPCM传热模型 159
5.2.3有效热导率的计算式 160
5.2.4实例计算与校验 161
5.2.5结构参数对导热性能的影响 164
5.3蓄热容器填充泡沫镍的强化传热仿真计算 166
5.3.1新型蓄热容器的物理模型 166
5.3.2数学模型 168
5.3.3边界条件与初始条件 168
5.3.4计算结果与对比分析 169
5.4填充泡沫金属改善相变蓄热过程的地面验证实验 173
5.4.1新型蓄热容器的设计制造 174
5.4.2地面蓄放热实验 176
5.4.3相变蓄热容器内空穴分布的分析研究 183
参考文献 187
附录1 方形空腔内空气的自然对流 190
附录2 金属镓的熔化过程 192
附录3 氟盐类高温固液相变材料选择一览表 195
附录4 高温合金容器材料选择一览表 196
附录 参考文献 197