不同厚度儲(chǔ)能單元內(nèi)相變傳熱強(qiáng)化及經(jīng)濟(jì)效益

張又升, 趙敬德, 盧一杭

(東華大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 上海201620)

不同厚度儲(chǔ)能單元內(nèi)相變傳熱強(qiáng)化及經(jīng)濟(jì)效益

張又升, 趙敬德, 盧一杭

(東華大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 上海201620)

以正十八烷為相變材料, 在等熱流加熱條件下, 對(duì)不同厚度大長寬比矩形儲(chǔ)能單元內(nèi)的相變材料融化傳熱過程進(jìn)行試驗(yàn).通過對(duì)融化相變過程中儲(chǔ)能單元被加熱面的溫度檢測, 驗(yàn)證融化過程中存在相變材料固相部分的重力沉降效應(yīng), 該效應(yīng)強(qiáng)化了相變傳熱. 試驗(yàn)結(jié)果表明, 不同厚度的儲(chǔ)能單元均在傾斜角為90°時(shí)融化相變傳熱的效果最佳; 通過經(jīng)濟(jì)效益分析, 得儲(chǔ)能單元厚度為20 mm, 傾斜角為90°時(shí), 在提高相變傳熱的基礎(chǔ)上經(jīng)濟(jì)效益最佳.

融化相變; 重力沉降; 傳熱; 經(jīng)濟(jì)效益

相變材料(phase change material, PCM)的固-液相變過程為等溫或近似等溫的過程, 單位質(zhì)量相變材料的相變潛熱較大, 因此可儲(chǔ)存大量的能量, 并且相變前后材料體積變化較小[1].雖然相變材料具有上述優(yōu)點(diǎn), 但由于其導(dǎo)熱系數(shù)小[2], 限制了相變系統(tǒng)的高效應(yīng)用, 因此, 國內(nèi)外諸多學(xué)者研究了強(qiáng)化相變傳熱方法以及相變材料在各種形狀的封閉空腔內(nèi)的融化機(jī)理.文獻(xiàn)[3]研究了合成相變材料(composite PCM, CPCM)的熱物理性能, 證明合成相變材料相比純相變材料具有更高的熱穩(wěn)定性和更小的溫度波動(dòng), 且儲(chǔ)熱性能增強(qiáng).文獻(xiàn)[4-5]研究了定形CPCM及其熱物理性能, 證明定形CPCM不僅可避免PCM的泄露, 而且可增大儲(chǔ)能量, 強(qiáng)化傳熱性能. 文獻(xiàn)[6-7]研究了微膠囊PCM的熱物理性能, 證明微膠囊PCM可有效地強(qiáng)化傳熱, 并改善相變系統(tǒng)的儲(chǔ)熱性能.文獻(xiàn)[8]研究了在PCM內(nèi)添加金屬濾網(wǎng)后的傳熱性能, 證明注入高導(dǎo)熱介質(zhì)可加強(qiáng)熱流擾動(dòng)和增大傳熱系數(shù).文獻(xiàn)[9]研究了相變潛熱對(duì)固-液相變過程的影響, 證明了相變潛熱的變化對(duì)融化相變效率影響很小, 而主要影響因素仍為Stefan數(shù)等基本無量綱數(shù).而有的學(xué)者對(duì)儲(chǔ)能單元做了各種假設(shè)和研究.文獻(xiàn)[10-11]做了相變過程的可視化研究, 證明了融化相變時(shí)存在水平方向上液相的熱運(yùn)動(dòng), 而低溫邊界時(shí)浮動(dòng)的熱運(yùn)動(dòng)使固-液相界面的形狀不規(guī)則.文獻(xiàn)[12]研究在水平儲(chǔ)能單元內(nèi)加入翅片傳熱的影響, 證明了翅片數(shù)越多傳熱速率越大.文獻(xiàn)[13]將圓柱形儲(chǔ)能單元中心的熱管向下偏移, 證明了熱管與儲(chǔ)能單元的相對(duì)位置影響融化速率.文獻(xiàn)[14]研究融化相變過程中翻轉(zhuǎn)儲(chǔ)能單元對(duì)傳熱的影響, 證明了適當(dāng)?shù)耐饬商岣呷诨俾? 文獻(xiàn)[15]研究了單面加熱的儲(chǔ)能單元在不同傾斜角度下自然對(duì)流對(duì)相變傳熱的影響, 證明了改變傾斜角會(huì)改變固-液相界面長度以及傳熱速率.上述文獻(xiàn)通過改善PCM導(dǎo)熱性能和加快自然對(duì)流的方式來達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的, 但未提及非固定融化條件下固相受重力而發(fā)生沉降的特征.文獻(xiàn)[16]提出假設(shè), 認(rèn)為實(shí)際工程中主要為非固定融化相變, 因此受重力影響, 研究得到不同形狀單元的空間尺寸、位置、沉降速度及融化時(shí)間之間的理論關(guān)系式.本文研究有限空間內(nèi)重力沉降效應(yīng)的存在性及其對(duì)融化相變傳熱的影響, 并結(jié)合實(shí)際工程的經(jīng)濟(jì)效益, 對(duì)不同厚度的儲(chǔ)能單元金屬耗材量作了理論性評(píng)估.

本文在等熱流邊界條件下, 設(shè)計(jì)不同厚度的大長寬比矩形儲(chǔ)能單元和不同傾斜角分組試驗(yàn), 驗(yàn)證了重力沉降效應(yīng)的存在及強(qiáng)化傳熱作用, 獲得最佳傾斜角; 通過經(jīng)濟(jì)效益分析確定最佳厚度的儲(chǔ)能單元, 為相變蓄能系統(tǒng)傳熱強(qiáng)化及實(shí)際應(yīng)用提供參考.

1 融化相變試驗(yàn)及方法

1.1 試驗(yàn)材料與裝置

融化相變試驗(yàn)在3個(gè)不同厚度(即空腔寬度, 分別為15, 20和25 mm)的儲(chǔ)能單元內(nèi)進(jìn)行, 儲(chǔ)能單元為矩形體銅制空腔, 其外緣長×寬皆為150 mm×300 mm, 銅板厚度為0.8 mm.試驗(yàn)以正十八烷為PCM, 其物理性質(zhì)[17]如表1所示.熱源硅橡膠加熱板, 尺寸為150 mm×300 mm, 相同2塊并聯(lián)連接, 其加熱功率恒定(60 W). 采用KANOMAX-KA23型熱線風(fēng)速儀檢測室內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)處溫度, 精度為±0.1 ℃.500和100 mL的量筒各一個(gè), 精度分別為50和2 mL, 用于量取液態(tài)的PCM. 采用SA1-TH-44033-80-T型熱敏電阻測試儲(chǔ)能單元表面溫度和保溫材料表面溫度, 精度為±0.1 ℃. 采用MY41180848-34970A型數(shù)據(jù)采集儀采集熱敏電阻所測得溫度. 采用TDGC2-3KVA型單相調(diào)壓器穩(wěn)定和調(diào)節(jié)試驗(yàn)過程中電路的電壓, 精度為±5 V, 量程為300 V. 采用AOB184U-5X1型電壓表測量加熱板兩端的電壓. 采用AOB184I-5X1型電流表測量流經(jīng)加熱板的電流.儲(chǔ)能單元的傾斜角調(diào)節(jié)架提供3個(gè)角度, 分別為0°, 45°, 90°, 用α表示, 如圖1所示.

圖1 儲(chǔ)能單元傾斜角定義示意圖Fig.1 The schematic diagram of inclination angle of the energy storage unit

圖2為儲(chǔ)能單元加熱面示意圖, 其中白色線條為熱敏電阻導(dǎo)線, 感溫探頭按照等距離黏附于加熱面中心線上.圖3為儲(chǔ)能單元中PCM融化過程中的某一時(shí)刻的中心截面示意圖, 其中, 白色區(qū)域?yàn)橐讶诨囊合郟CM, 黑色區(qū)域?yàn)槲慈诨墓滔郟CM, 沿x軸方向(儲(chǔ)能單元厚度方向)表示相變材料固-液相界面某一時(shí)刻的位置關(guān)系, 沿y軸方向(儲(chǔ)能單元加熱面中心線)每60 mm處分別為熱敏電阻探頭黏附的位置, 而恒定熱流通過加熱面?zhèn)魅?

表1 正十八烷烴的物理特性

注： 表中θ為液相PCM的溫度, ℃.

圖2 儲(chǔ)能單元加熱面示意圖Fig.2 The schematic diagram of heating surface of the energy storage unit

圖3 儲(chǔ)能單元中心截面示意圖Fig.3 The schematic diagram of the center section of energy storage unit

1.2 試驗(yàn)方法與過程

儲(chǔ)能單元與測試裝置的連接及試驗(yàn)流程如圖4所示.圖4中, 硅橡膠加熱板、單相調(diào)壓器、電流表串聯(lián)成一個(gè)電流回路, 電壓表與硅橡膠加熱板并聯(lián), 黏附在儲(chǔ)能單元上的熱敏電阻與數(shù)據(jù)采集儀連接, 儲(chǔ)能單元兩加熱表面共黏附8個(gè)熱敏電阻, 每側(cè)4個(gè), 另有4個(gè)熱敏電阻測量保溫材料表面溫度, 每側(cè)2個(gè), 掃描時(shí)間間隔為10 s.數(shù)據(jù)采集儀與計(jì)算機(jī)連接, 將信息反饋到計(jì)算機(jī)上.

正十八烷經(jīng)加熱后, 其體積膨脹, 為避免膨脹而溢出, 保證試驗(yàn)前后在相同溫度下儲(chǔ)能單元中的PCM質(zhì)量一定, 儲(chǔ)能單元中的PCM凝固時(shí)應(yīng)預(yù)留膨脹空間. 厚度不同的儲(chǔ)能單元空腔體積分別為5.93×10-4, 8.15×10-4和12.13×10-4m3, 同時(shí)為保證過冷度相同, 相變儲(chǔ)能單元放入冷庫冷卻, 使PCM的初始溫度均為15 ℃. 結(jié)合膨脹和過冷問題, 盛入的PCM在15 ℃時(shí)的固態(tài)體積應(yīng)分別為5.49×10-4, 7.79×10-4和11.39×10-4m3.

熱源硅橡膠加熱板屬于電阻式加熱元件, 在額定功率下工作即可達(dá)到恒定的熱流密度.同時(shí)為驗(yàn)證試驗(yàn)條件為恒定熱流密度, 安裝了電壓表和電流表, 利用電功率計(jì)算公式得到加熱板的加熱功率.因加熱板的被加熱面積不變, 所以可實(shí)現(xiàn)恒定熱流密度加熱.根據(jù)儲(chǔ)能單元的厚度(15, 20和25 mm)分為3個(gè)組, 每組又根據(jù)儲(chǔ)能單元不同的傾斜角(0°, 45°, 90°)分別進(jìn)行試驗(yàn).

1—儲(chǔ)能單元; 2—熱敏電阻; 3—硅橡膠加熱板; 4—保溫層; 5—數(shù)據(jù)采集儀(DAU); 6—計(jì)算機(jī);7—電壓表; 8—電流表; 9—單相調(diào)壓器圖4 等熱流法試驗(yàn)裝置連接示意圖Fig.4 The schematic diagram of the experimental facilities and connection

1.3 散熱損失

雖然試驗(yàn)設(shè)計(jì)保溫材料及措施時(shí)均考慮了散失熱量的最小化, 卻難以避免自然對(duì)流和輻射等因素的影響, 因此, 有必要評(píng)估試驗(yàn)誤差.試驗(yàn)過程中, 室內(nèi)溫度恒定為24 ℃, 且在同一位置及相同高度處操作, 同時(shí)在兩表面中心線1/3和2/3處均黏附熱敏電阻, 以便檢測保溫材料上、下(α=0°時(shí)為左、右, 下同)表面溫度, 如圖5所示, 另用熱線風(fēng)速儀檢測試驗(yàn)臺(tái)附近空氣溫度.

圖5 加熱面保溫材料表面示意圖Fig.5 The schematic diagram of thermal insulation material of heating surfaces

硅橡膠加熱板提供的加熱量Q為

Q=Pt=UIt

(1)

其中:Q為加熱板所輸出的總熱量, J;P為加熱板的加熱功率, W;I為流經(jīng)加熱板的電流, A;U為硅膠加熱板兩端電壓, V;t為加熱板加熱時(shí)間, s.

根據(jù)熱量平衡得

Q=Qf+Qi+Qd+Qh

(2)

其中:Qf為通過保溫材料表面的輻射換熱;Qi為儲(chǔ)能單元自身溫升所消耗的能量;Qd為保溫材料表面與室內(nèi)環(huán)境之間的對(duì)流換熱量;Qh為輸入PCM的能量.

表面輻射換熱量Qf根據(jù)式(3)計(jì)算,

(3)

其中:ε為保溫材料表面錫箔紙反射率,ε=0.04～0.06;A為保溫材料表面錫箔紙面積, m2;σ為黑體輻射常數(shù),σ=5.67×10-8;Tw為保溫材料表面平均溫度, K;Tb為房間壁面平均溫度, K.

儲(chǔ)能單元自身溫升所消耗的能量根據(jù)式(4)計(jì)算,

Qi=mcpΔθ

(4)

其中:m為儲(chǔ)能單元的銅制空腔質(zhì)量, 本文中m1=681 g,m2=736 g,m3=769 g;cp為銅的比熱,cp=377 J/(kg· ℃); Δθ為融化階段銅的溫差, ℃.

保溫材料上、下表面對(duì)流換熱量Qd根據(jù)式(5)和(6)計(jì)算,

Qd1=Ah1(θw1-θb)

(5)

Qd2=Ah2(θw2-θb)

(6)

其中:Qd1、Qd2分別為保溫材料上、下表面的對(duì)流換熱量, J;θw1和θw2分別為保溫材料上、下表面的溫度, ℃;θb為房間壁面平均溫度.

從大空間自然對(duì)流傳熱的角度分析, 保溫材料與室內(nèi)環(huán)境之間的對(duì)流傳熱形式根據(jù)儲(chǔ)能單元被放置的角度而不同, 其對(duì)流散熱又分為上、下兩個(gè)部分, 具體分類如表2[18-19]所示.

因此, 試驗(yàn)中散熱損失比為

(7)

結(jié)合式(1)～(7)估算出試驗(yàn)中厚度為15, 20, 25 mm儲(chǔ)能單元的散熱損失比ω分別為0.83%, 1.25%, 1.73%, 試驗(yàn)過程中ω在融點(diǎn)與融化結(jié)束這段時(shí)間內(nèi)散熱比始終小于2%, 散熱損失可忽略.

表2 保溫材料表面大空間自然對(duì)流散熱類型

注：Nu和Num為努謝爾數(shù);Gr為格拉曉夫數(shù);Pr為普朗特?cái)?shù).

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 儲(chǔ)能單元內(nèi)自然對(duì)流的存在性討論

融化相變過程中儲(chǔ)能單元內(nèi)為兩相傳熱, 因固相與液相的密度差引起的自然對(duì)流作用較大, 所以有必要分析單元內(nèi)自然對(duì)流強(qiáng)弱.根據(jù)文獻(xiàn)[18]可知, 有限空間的自然對(duì)流轉(zhuǎn)變問題利用格拉曉夫數(shù)Gr判定.格拉曉夫數(shù)的計(jì)算式:

(8)

其中:g為重力加速度, 9.8 m/s2;αv為液相PCM的體積變化系數(shù); Δθ為傳熱溫差, ℃;δ為特征尺寸, 為6.7×10-3;υ為液相PCM運(yùn)動(dòng)黏度.

當(dāng)兩壁面溫差、高度均較小時(shí), 以下3種情況分析可忽略自然對(duì)流.

(1)水平夾層:Grδ<1 700; 試驗(yàn)中即為傾斜角α=90°時(shí), 最大值Grmax=886<1 700;

(2)垂直夾層:Grδ<2 000; 試驗(yàn)中即為傾斜角α=0°時(shí), 最大值Grmax=502<2 000;

(3)傾斜夾層:Grδ·Prmax<1 700/cosα; 試驗(yàn)中即為傾斜角α=45°時(shí), 最大值Grδ·Prmax=789<1 202.

綜上可知, 試驗(yàn)中大長寬比矩形儲(chǔ)能單元內(nèi)的相變自然對(duì)流較弱, 可將其忽略.

2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

為分析重力沉降效應(yīng), 將儲(chǔ)能單元兩加熱面分別定義為上、下(α=0°時(shí)為左、右, 下同)加熱面, 即試驗(yàn)中朝向地面的為下加熱面, 反之為上加熱面.儲(chǔ)能單元內(nèi)融化相變過程分為4個(gè)階段, 如圖6所示.在過冷段, 裝置內(nèi)全為固相; 在融化起始段, 固相未沉降; 在融化沉降段, 固相貼近下加熱面, 與下加熱面之間存在極薄液膜; 在過熱段, 裝置內(nèi)全為液相.

圖6 傾斜角為90°時(shí)的融化過程示意圖Fig.6 The schematic diagram of the melting process of PCM with the inclination angle of 90°

圖7為厚度20 mm的儲(chǔ)能單元分別在傾斜角為0°, 45°, 90°條件下的融化相變試驗(yàn)過程中的溫度隨時(shí)間變化的曲線圖.圖7中的兩條曲線分別代表儲(chǔ)能單元上、下加熱面的平均溫度(單面測點(diǎn)溫度的算術(shù)平均值, 1-上加熱面, 2-下加熱面)隨時(shí)間的變化曲線.根據(jù)溫度曲線的斜率變化規(guī)律以及十八烷烴的物性參數(shù)將其分為4個(gè)部分, 如圖7中A～D, 各部分分割點(diǎn)為融化起點(diǎn)Tm、沉降起始點(diǎn)Tk、融化結(jié)束點(diǎn)T1(T2), 由此可與圖6所示融化階段對(duì)應(yīng).圖7中上、下加熱面溫度曲線在C段均存在不同程度的分離．在儲(chǔ)能單元傾斜角為90°和45°時(shí)上加熱面溫度緩慢上升, 而下加熱面溫度曲線雖有上升的趨勢, 但趨于平緩.由于正十八烷烴的固相密度大于液相, 固相受重力作用而沉降, 導(dǎo)致一界面脫離上加熱面而另一相界面與下加熱面貼近, 使得貼近下加熱面的相界面融化傳熱得到強(qiáng)化, 固相PCM持續(xù)儲(chǔ)能導(dǎo)致下加熱面溫度變化曲線趨于平緩; 當(dāng)儲(chǔ)能單元傾斜角為0°時(shí)兩加熱面溫度曲線的變化趨勢近乎相同(兩曲線微弱分離是由于固相重心偏移向一側(cè)), 因?yàn)楫?dāng)儲(chǔ)能單元垂直放置, 隨著融化的進(jìn)行, 相界面與加熱面之間的液相厚度不斷增加, 重力沉降效應(yīng)微弱, 且自然對(duì)流受空間的限制無法擴(kuò)展, 導(dǎo)熱為主要傳熱方式.上述結(jié)果及現(xiàn)象表明融化相變過程中存在重力沉降效應(yīng).

(a) α=90°

(b) α=45°

(c) α=0°圖7 不同傾斜角時(shí)厚度為20 mm的儲(chǔ)能單元上、下加熱面平均溫度隨時(shí)間變化曲線Fig.7 The Temperature curves over time for thickness of20 mm and different inclination angles of the energy storage units

對(duì)3種不同厚度的儲(chǔ)能單元各自在傾斜角為0°, 45°和90°時(shí)的情況進(jìn)行融化相變試驗(yàn), 并比較分析了3種厚度儲(chǔ)能單元的PCM融化時(shí)間, 如圖8所示.

圖8 不同傾斜角、不同厚度的儲(chǔ)能單元內(nèi)相變材料融化時(shí)間分布Fig.8 Melting time distribution of n-octadecane for different thickness and different inclination angles of the energy storage units

綜上, 因儲(chǔ)能單元內(nèi)自然對(duì)流可忽略, 對(duì)于動(dòng)態(tài)相變?nèi)诨^程, 設(shè)定的儲(chǔ)能單元傾斜角為45°、90°時(shí)重力沉降效應(yīng)較強(qiáng), 而傾斜角0°時(shí)重力沉降效應(yīng)最弱. 由圖8可知, 15、 20和25 mm這3種厚度的儲(chǔ)能單元各自的融化時(shí)間隨著傾斜角的增大均呈遞減的趨勢, 得90°為最佳傾斜角, 即傳熱速率最快的角度. 由此證明, 重力作用的存在能強(qiáng)化融化相變傳熱.

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

試驗(yàn)中隨著儲(chǔ)能單元厚度的增加, PCM的質(zhì)量增加, 儲(chǔ)能量也增加. 但儲(chǔ)能單元的厚度增加, 金屬耗材量增加. 融化相同質(zhì)量的PCM, 采用多個(gè)厚度小的儲(chǔ)能單元相拼接和單個(gè)厚度大的儲(chǔ)能單元, 其最佳方案的決定取決于傳熱強(qiáng)度和金屬耗材量的綜合效益.因此，本文引入了單位質(zhì)量PCM單位金屬面積的融化時(shí)間ψ如式(9)所示.

(9)

其中:t為儲(chǔ)能單元內(nèi)PCM的融化時(shí)間, s;mi為不同厚度儲(chǔ)能單元內(nèi)的PCM的質(zhì)量, g;F為儲(chǔ)能單元的銅板耗材面積, m2, 試驗(yàn)中根據(jù)厚度不同銅板面積分別為6.75×10-4, 9.00×10-4和11.25×10-4m2.

圖9為傾斜角分別為0°, 45°和90°下厚度為15, 20, 25 mm的儲(chǔ)能單元內(nèi)單位質(zhì)量PCM單位金屬面積的的融化時(shí)間分布圖. 由圖9可知, 對(duì)于相同傾斜角度,ψ不僅隨厚度增加而減小, 且隨著傾斜角的增大而減小, 表明融化相變傳熱的強(qiáng)化與金屬耗材量呈負(fù)相關(guān). 綜合經(jīng)濟(jì)效益和傳熱速率, 本試驗(yàn)中儲(chǔ)能單元厚度為25 mm, 傾斜角度為90°時(shí)為最優(yōu)選擇.

圖9 不同傾斜角時(shí), 不同厚度的儲(chǔ)能單元內(nèi)單位質(zhì)量PCM單位金屬面積的融化時(shí)間Fig.9 Melting time distribution of PCM per unit mass as well as copper plate per area used for energy storage units of different thickness and different inclination angles

4 結(jié) 語

本文在等熱流邊界條件下, 通過對(duì)不同厚度的儲(chǔ)能單元內(nèi)融化相變過程試驗(yàn)并對(duì)儲(chǔ)能單元金屬耗材量進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析, 得出如下結(jié)論.

(1) 相同厚度儲(chǔ)能單元在不同傾斜角度下進(jìn)行試驗(yàn), 得出不同傾斜角度下的加熱壁面溫度隨時(shí)間的變化曲線; 并增加儲(chǔ)能單元的厚度并進(jìn)行相同的融化相變試驗(yàn), 證明了大長寬比矩形儲(chǔ)能單元的融化過程中存在PCM的固相部分的重力沉降效應(yīng), 該效應(yīng)強(qiáng)化了融化相變過程的傳熱.

(2) 不同厚度的儲(chǔ)能單元在傾斜角為90°時(shí), 重力沉降效應(yīng)對(duì)融化相變傳熱強(qiáng)化的效果最佳.

(3) 對(duì)于相同的傾斜角, 單位質(zhì)量PCM單位金屬面積的融化時(shí)間ψ隨儲(chǔ)能單元厚度增加而減小, 但隨著傾斜角增大ψ也減小, 表明融化相變傳熱的強(qiáng)化與金屬耗材量呈負(fù)相關(guān), 綜合經(jīng)濟(jì)效益和傳熱速率, 本試驗(yàn)中儲(chǔ)能單元厚度為25 mm, 傾斜角度為90°時(shí)為最優(yōu)選擇.

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(責(zé)任編輯:于冬燕)

Heat Transfer Enhancement and Economical Benefit for Phase Change within Different Thicknesses Energy Storage Units

ZHANGYousheng,ZHAOJingde,LUYihang

(School of Environmental Science and Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China)

Through the experiment method, it is investigated that the melting processes of n-octadecane within the rectangle energy storage units of large aspect ratio under the boundary condition of constant heat flux. The surface temperatures are measured to confirm the heat transfer enhancement of the effect of gravity settling. The results show that the optimized inclination angle is 90° for all the energy storage units with different thicknesses. Based on high heat transfer enhancement, enconomic benefit analysis method is introduced. In conclusion, the case of the thickness of 25°mm and the inclination angle of 90° for the melting process within the energy storage unit is optimum.

melting phase change; gravity settling; heat transfer; economical benefit

1671-0444 (2017)02-0274-07

2016-04-27

上海市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(13ZR1401500)

張又升(1990—)，女，重慶榮昌人，碩士研究生，研究方向?yàn)橄嘧儍?chǔ)能與傳熱. E-mail: 2141229@mail.dhu.edu.cn 趙敬德(聯(lián)系人)，男，副教授，E-mail : zhaojingde@dhu.edu.cn

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