以石蜡作为相变蓄热材料,泡沫铜作为填充材料加工制作了相变蓄热装置,并搭建了蓄热器热性能实验台,对填充泡沫铜和未填充泡沫铜的蓄热容器分别进行了相变蓄热试验,测量相变材料的温度并通过数据采集仪进行采集,整理绘制了在不同条件下的温度时间曲线并进行了分析讨论。结果表明泡沫铜的添加不仅使蓄热器内温度分布均匀,而且大大缩短了蓄热所需时间。

建立了多排管相变蓄热器的物理模型和数学模型,利用计算流体力学软件FLUENT对多排管蓄热器内填充石蜡和石蜡/膨胀石墨复合材料时的熔化过程进行了数值模拟,分析了多排管蓄热器内填充两种相变材料时蓄放热过程中温度场的分布情况、相界面移动规律等.模拟结果证明膨胀石墨的添加和多排管结构不仅缩短了蓄热器的蓄放热时间,而且使温度场的分布更加均匀合理,对蓄热装置的设计及实验研究提供了重要的参考价值.

针对相同热管管径及蒸发段长度且不同泡沫铜填充长度的6组热管发生器进行了数值模拟,得到热管内蒸汽的体积分数及出口处的温度。通过Origin拟合得到了吸热量与泡沫铜的填充长度的关系式,并通过MATLAB的黄金分割法确定了最优填充长度。结果表明,当泡沫铜的填充长度为344mm时,其强化传热效果最好。研究结果为基于泡沫金属的热管换热器的优化设计提供了重要理论依据。

利用FLUENT软件中的凝固/熔化模型,对太阳能热发电高温相变蓄热器的蓄、放热过程进行了数值模拟,主要研究了傅立叶数、斯蒂芬数、雷诺数对相变过程的影响,并对结果进行了分析,同时通过最小二乘法原理对换热准则式进行了拟合,掌握了太阳能热发电高温相变蓄热器相变过程的规律,为太阳能热发电系统蓄热装置的优化设计提供了重要参考价值和理论依据。

基于CO2作制冷剂应用于热泵系统的优良特性,搭建空气源热泵热水系统试验台,进行了单根毛细管、双毛细管、3根毛细管并联组合分别作为节流元件的对比试验,结果表明采用3根毛细管并联组合节流时具有全天候平均COP最高,并得出各温度阶段适用毛细管组合规律,为提高CO2热泵热水器制热能效提出理论依据。