翅片盘管式相变储热器传热性能研究

李南烁，汤梓聪，伍健宜，张锦梁，谢安治，陈观生

  (广东工业大学   材料与能源学院，广东   广州 510006)

 

摘要: 翅片盘管可以强化盘管外侧的换热. 本文研制了一种翅片盘管式相变储热器, 以石蜡R54为相变材料, 在3组不同 流量工况下, 分别对3种不同翅片间距的储热器进行了实验研究, 分析了其不同工况下的温度分布和传热系数情况, 得 出了该类型相变储热器的储热效率及传热系数与流量成正比、与翅片间距成反比的结论.

关键词: 翅片盘管；相变；储热；石蜡；传热

中图分类号: TK124                 文献标志码: A                   

An Experimental Research of Heat Transfer of Finned-coil Phase Change Heat Storage Unit

Li Nan-shuo, Tang Zi-cong, Wu Jian-yi, Zhang Jin-liang, Xie An-zhi, Chen Guan-sheng     (School of Material and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

Abstract: It is well known that attaching fins on the tube surfaces can enhance the heat transfer into and out of the phase change materials. The results of an experimental study of the thermal characteristics of finned coil latent heat storage unit (LHSU) using paraffin as the phase change material (PCM) are presented. The measurement is carried out under 3 fin pitches and 3 water flow rates in the charging and discharging process respectively. The temperature distribution and heat transfer coefficient in different cases are analyzed. It is concluded that the heat storage efficiency and heat transfer coefficient of this type of phase-change heat storage unit are proportional to the flow rate and inversely proportional to the spacing of the fins.

Key words: finned coil; phase change; heat storage; Paraffin wax; heat transfer

 

全社会能源需求不断增加，能源短缺已成为人 类面临的严峻问题，节能技术的研究和利用成为支 撑社会发展的必要手段[1-3].

在各种节能技术中，相变储能技术得到了较为 广泛的应用. 电厂排烟废热、工业锅炉废热以及各种

内燃机排气的废热等都可以采用相变储热技术使之

得到有效的利用，从而节省大量的能源[4] . 太阳能热 利用、热泵制热等是当前较为成熟的节能技术，结合 相变温度为40~60 ℃的低温相变储热技术则可以使 太阳能热水系统、热泵热水系统在生活热水领域具 有更好的应用前景[5-7].

适用于生活热水领域的相变储热材料主要有石  蜡、醋酸钠等. 这些材料最大的缺点是导热系数低，

这也成为它们大规模推广应用的主要障碍[8] . 为克服 这一障碍，很多研究人员进行了大量的工作，包括相 变传热强化机理的分析[9-11] 、相变材料导热系数的提 升等[12-13] ，其中利用各种翅片来强化储热体中相变材 料侧的换热是一种比较简单而且有效的做法[14-18].

本研究以石蜡为相变材料，对翅片盘管式相变 储热器进行换热实验，得出该相变储热器内的温度 分布及其储、放热特性.

1    实验装置

实验用的翅片盘管式相变储热器主要由箱体、 保温层、翅片盘管、相变材料(Phase Change Material， PCM)等构成，其剖视图如图1所示.

基金项目： 国家科技支撑计划项目(2014BAA01B02)；佛山市顺德区产学研合作项目(2014CXY12)

作者简介： 李南烁(1991−)，男，硕士研究生，主要研究方向为相变储能技术.

通信作者： 陈观生(1970−)，男，副教授，主要研究方向为相变储能及太阳能热利用技术. E-mail：chengs@gdut.edu

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