封裝方式對相變水箱蓄放熱性能影響模擬分析

相變儲能水箱(簡稱相變水箱)是一種熱量儲存裝置，它可以將太陽能、空氣能等清潔能源所產(chǎn)生的熱量儲存起來，并在需要的時候放出，為建筑進(jìn)行供熱。相變儲能水箱由于添加了相變材料(PCM)，其熱性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)水箱

。相變儲能水箱的蓄放熱性能受到了國內(nèi)外諸多學(xué)者的關(guān)注，并針對影響相變儲能水箱的各項因素開展了廣泛的研究。Qin等

研究表明，隨著相變材料導(dǎo)熱系數(shù)的提高，水箱釋放的熱量會隨之增加。此外，相變材料體積分?jǐn)?shù)的增大也對水箱蓄放熱性能有著一定的提升

。而在對相變材料三種布置高度進(jìn)行分析后，Nkwetta 等

發(fā)現(xiàn)在水箱頂部布置相變材料時效果更好。此外Kumar 等

探究了不同入口水溫和流量對水箱性能的影響。由此可知，目前諸多學(xué)者已對相變儲能水箱的多方面影響因素進(jìn)行了分析，研究較為深入。但對于封裝單元形狀的相關(guān)研究較少，不同封裝方式對水箱蓄放熱性能的影響尚不明確。

封裝單元主要用于包裹相變材料，防止其在相變過程中發(fā)生泄漏。其中，常用的封裝單元形狀為板型

、圓柱型

和球型

。因此，本工作采用Fluent 軟件，對此3 種形狀封裝單元進(jìn)行模擬分析，在保證相變儲能水箱結(jié)構(gòu)尺寸等條件相同的情況下，探究封裝單元形狀對水箱蓄放熱性能的影響，為工程實踐提供一些指導(dǎo)意見。

在不再召開核安全峰會的情況下，政府領(lǐng)導(dǎo)人必須繼續(xù)關(guān)注確保全球最危險材料和設(shè)施的安全。政府官員和核設(shè)施負(fù)責(zé)人必須應(yīng)對正在不斷擴(kuò)大和演變的風(fēng)險(例如由網(wǎng)絡(luò)威脅構(gòu)成的風(fēng)險)，并且必須努力提高核設(shè)施的安全水平。在政治不穩(wěn)定和恐怖主義風(fēng)險升高時，這一點尤為重要。為了防止核材料被盜以及核設(shè)施遭受災(zāi)難性襲擊，各國領(lǐng)導(dǎo)人應(yīng)當(dāng)加強下述三個領(lǐng)域的工作。

1 模型設(shè)置

1.1 物理模型

本工作主要對水箱中封裝單元形狀進(jìn)行研究，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為了能夠更清晰直觀地觀察水箱內(nèi)溫度分布情況，物理模型采用三維模型。板型、圓柱型和球型3 種形狀的封裝單元，分別按圖1 所示方式布置在長寬高分別為500 mm×500 mm×900 mm 的長方體水箱中，并將其水箱分別記為：板型單元水箱、圓柱型單元水箱，以及球型單元水箱，同時設(shè)置無相變材料的傳統(tǒng)水箱作為空白對照。水箱尺寸以及各封裝單元尺寸參數(shù)如圖2 所示。其中，板型封裝單元6 塊、圓柱型封裝單元64根、球型封裝單元619個，如此設(shè)置確保了相變材料用量相同，相變材料體積為0.0405 m

，占水箱總體積的18%。由于相變材料體積較大，由此造成了各封裝單元間距及尺寸厚度并不相同。對于該問題，Abdelsalam等

指出只有當(dāng)板型封裝單元間距小于5 mm，即邊界層受到干擾時，傳熱系數(shù)才會下降，否則水箱性能不受間距變化的影響。因此研究忽略了由于封裝單元間距不同所造成的影響。而圓柱型封裝單元內(nèi)的相變材料熔化時間隨管徑的增加而增加

，同理球型封裝單元的相變時間也應(yīng)隨球徑的增加而增加。若相變材料熔化時間：球徑50 mm球型封裝單元＜管徑40 mm圓柱型封裝單元＜板厚30 mm 板型封裝單元，則當(dāng)球徑、管徑和板厚同為30 mm 時，不同封裝方式中相變材料熔化時間一定與上述結(jié)論相同依次縮短，此時可以忽略封裝單元厚度的影響。

1.2 數(shù)學(xué)模型

在不影響運算結(jié)果精度的前提下本工作作出如下假設(shè)：①相變材料各向均勻且同性；②液態(tài)相變材料為牛頓不可壓縮流體，密度變化滿足Boussinesq 假設(shè)；③相變材料比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)在相態(tài)不變時為常數(shù)；④忽略水箱壁面熱量損失以及封裝單元壁厚；⑤水箱內(nèi)水和相變材料初始溫度相同。

流體區(qū)域所采用控制方程包括連續(xù)性方程、動量方程和能量方程。相變區(qū)域采用Solidification&Melting 模型，由于不考慮對流換熱和內(nèi)熱源，此方程可簡化為

2 數(shù)值模擬

本工作利用Ansys19.0中的Fluent軟件進(jìn)行模擬。首先按照上述尺寸參數(shù)建立4種水箱模型。由于4個模型中封裝單元形狀和尺寸不同，因此網(wǎng)格劃分方式和數(shù)量有所區(qū)別。其中大部分網(wǎng)格為非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，并在相變材料和水箱進(jìn)出口等處進(jìn)行了細(xì)化。4 種水箱的網(wǎng)格數(shù)量分別為15.9 萬、98.4 萬、114.1 萬、132.6 萬。最后在CFD 中進(jìn)行材料參數(shù)設(shè)置和計算求解。建立非穩(wěn)態(tài)模型，開啟Energy能量方程、Realizable

-

湍流模型以及Solidification/Melting模型。水箱中熱媒為水(water-liquid)，相變材料按表1中的參數(shù)設(shè)置。水箱壁面為絕熱壁面，水與相變材料換熱面為耦合邊界(coupled)。水箱進(jìn)口為速度進(jìn)口，出口為自由出流。求解器為pressurebased，對于pressure-velocity coupling 采用SIMPLE算法進(jìn)行離散。

蓄熱過程設(shè)定為：水箱中熱媒水和相變材料初始溫度為303 K，進(jìn)口水溫為343 K，流速0.1 m/s，當(dāng)出口水溫升高到341 K時，蓄熱完成。放熱過程設(shè)定為：水箱中熱媒水和相變材料的初始溫度為343 K，入口水溫為303 K，流速0.1 m/s，當(dāng)出口水溫降低到305 K時，放熱完成。

需要特別指出的是，協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)聯(lián)關(guān)系可分為非對等互惠關(guān)系與對等互惠關(guān)系，其決定了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間關(guān)聯(lián)關(guān)系是否具有有向性。為便于研究并突出主要研究問題，本文假設(shè)CPIKN節(jié)點之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系為對等互惠關(guān)系，即不考慮節(jié)點之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的有向性。

3 模擬結(jié)果與分析

3.1 蓄熱過程

3.1.1 蓄熱時間

當(dāng)今是一個信息技術(shù)騰飛的時代，各個行業(yè)和各個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了與信息技術(shù)的高度融合，且借助信息技術(shù)的優(yōu)勢實現(xiàn)了行業(yè)和領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。為此，為了促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的大繁榮大發(fā)展，相關(guān)工作人員要緊扣時代脈搏，強化信息化手段在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)管理中的應(yīng)用，實現(xiàn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)管理的信息化和現(xiàn)代化。

3.1.2 溫度分布

從圖5 和圖6 中可以看出，當(dāng)蓄熱完成時，板型和圓柱型單元水箱內(nèi)的溫度在337～343 K之間，溫差較小。但球型單元水箱內(nèi)不同區(qū)域卻存在較大溫差，在其水箱的右下區(qū)域水和相變材料溫度均達(dá)到了341 K，而左上區(qū)域的相變材料溫度卻低于325 K，此處相變材料沒有完全熔化，這也是圖4中液相分?jǐn)?shù)難以達(dá)到1的原因。而該處的相變材料之所以未熔化完全，是因為球型單元水箱內(nèi)的熱媒與蓄熱介質(zhì)首先在右下區(qū)域進(jìn)行換熱，溫度沿右下至左上逐漸升高。當(dāng)出口溫度達(dá)到341 K時，與出口位置高度相近的左側(cè)相變材料部分沒能進(jìn)行充分換熱，因此仍有部分石蠟未熔化。對于板型和圓柱型單元水箱，其溫度分布則主要呈現(xiàn)出中間低，上下高的趨勢。這是由于靠近進(jìn)水口的水箱底部區(qū)域溫度較高。同時由于相變材料進(jìn)行相變時溫度不變，因此相變材料周圍區(qū)域的溫度普遍偏低。此外，由于封裝單元的形狀不同，造成了同體積相變材料在水箱中的布置方式不同，從而使得受相變材料影響的相變區(qū)域體積也有所不同。其中，板型和圓柱型單元水箱的相變區(qū)域相對較小，只抑制了水箱中的部分溫升，熱媒可以通過右側(cè)不受相變材料影響的非相變區(qū)域進(jìn)行換熱，水溫快速升高，并堆積在水箱頂部，從而出現(xiàn)了水箱頂部溫度高于相變區(qū)域的現(xiàn)象。而與之相反，球型單元的相變區(qū)域較大，其影響面積覆蓋了水箱的整個橫截面，因此球型單元水箱只能由下至上依次進(jìn)行換熱，同時這也導(dǎo)致了水箱中換熱死區(qū)的出現(xiàn)。

制備過程中,光刻和刻蝕工藝會對電阻圖形的實際線寬產(chǎn)生一定的影響,從而影響薄膜電阻的阻值精度。因而需要精確控制光刻和刻蝕的工藝參數(shù),使得實際的電阻圖形盡量接近設(shè)計值。線寬精度的計算公式為:

圖7展示了同一水箱中不同高度處的水溫變化情況。測點坐標(biāo)為(250 mm，250 mm，

)，其中T1-T10 的

分別為50 mm、100 mm、200 mm、300 mm、400 mm、500 mm、600 mm、700 mm、800 mm、850 mm。由圖7(a)可知，在傳統(tǒng)水箱中，T1 因為靠近水箱進(jìn)口所以其溫度最高，而其他各點溫度在整個蓄熱過程中始終保持著上低下高的趨勢，但溫差不大。在圖7(b)和圖7(c)中，由于板型和圓柱型單元水箱中存在相變區(qū)域，因此其溫度分布及變化規(guī)律與傳統(tǒng)水箱相比有所不同，水溫分布主要為除上下高溫區(qū)域外，相變區(qū)域水溫由T8～T3 依次降低。這說明相變材料與水之間的換熱效果上側(cè)區(qū)域要優(yōu)于下側(cè)區(qū)域。此外，這種溫差變化由于圓柱型單元換熱面積較大，其內(nèi)的相變材料熔化加快而變得更加明顯。但在圖7(d)中，除相變區(qū)域的T7～T3 溫度依次降低且溫差較小外，其余非相變區(qū)域各點之間溫差較大，溫度分布與其他水箱相比區(qū)別較大。這主要是受到球型單元的結(jié)構(gòu)特點以及布置方式的影響。

式中，

Q

為相變儲能水箱總蓄熱量；下標(biāo)p、w分別代表相變材料和水；

為比熱容；

為密度；

為相變材料或水的體積，

=0.0405 m

；

為相變 潛 熱；此 外，?

=

-

，?

=

-

，?

=

-

，其中：

為水箱和相變材料初始溫度；

為蓄熱完成時水的平均溫度；

為蓄熱完成時相變材料的平均溫度；

為相變材料開始熔化時的溫度；

為相變材料完全熔化時的溫度；

通過上述分析可知，水箱中T2～T9 各點的水溫變化較小可忽略不計，因此本工作選取了T1、T5、T10 三點，對3 種相變儲能水箱進(jìn)行對比分析。從圖9(a)和(c)可以看出板型和圓柱型單元水箱在下部和上部區(qū)域的溫度基本相同。而球型單元水箱與之相比，由于其由下至上的換熱方式，使得水溫在下部區(qū)域更高，上部區(qū)域更低。而在圖9(b)中，三者中間區(qū)域溫度基本相同，但板型和球型單元水箱溫度要略高于圓柱型單元水箱。

目前，研究新的雜交水稻品種，需要在常規(guī)育種技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用分子生物學(xué)研究成果，進(jìn)一步研究出有利于提高品種質(zhì)量和產(chǎn)量的優(yōu)異基因，從而培育出高產(chǎn)的水稻新品種。

從圖8可以看出，在整個蓄熱過程中測點P2～P7 之間的溫差較小可忽略不計。因此本工作選取P1、P5、P8三點，對不同相變儲能水箱相同位置處的相變材料溫度進(jìn)行分析。從圖10(a)和(b)中可以看出，處于水箱底部和中間區(qū)域的相變材料相變規(guī)律為，球型單元水箱最先開始熔化，圓柱型單元水箱次之，板型單元水箱最后熔化。同時，球型單元內(nèi)的相變材料也最先完成相變。但在圖10(c)中，由于球型單元水箱頂部存在換熱死區(qū)，因此其相變材料熔化開始時間要晚于其他兩種相變儲能水箱。

圖3為蓄熱過程中水箱出口溫度隨時間的變化關(guān)系。從圖中可知，4 種水箱完成蓄熱所用時間分別為：9300 s、14400 s、13200 s、12900 s。傳統(tǒng)水箱的蓄熱時間遠(yuǎn)小于相變儲能水箱，即在水箱中添加相變材料延長了水箱的蓄熱時間。而3種相變儲能水箱中球型單元水箱最先完成蓄熱，相比其他兩種相變儲能水箱，蓄熱時間分別縮短了10.4%和2.3%，板型單元水箱最后完成蓄熱，與傳統(tǒng)水箱相比蓄熱時間延長了54.8%。這是因為相變材料在相變過程中進(jìn)行潛熱儲熱，溫度不變，抑制了水箱的溫升，因此水箱蓄熱時間被延長。圖4展示了3種水箱蓄熱過程中相變材料液相分?jǐn)?shù)的變化情況。通過觀察水箱內(nèi)相變材料液相分?jǐn)?shù)可知，蓄熱過程中球型和圓柱型結(jié)構(gòu)相對于板式結(jié)構(gòu)的液相分?jǐn)?shù)更高，因此這兩種結(jié)構(gòu)內(nèi)的相變材料熔化更快，相變蓄熱時間更短，這是由于球型和圓柱型結(jié)構(gòu)增大了石蠟與水之間的換熱面積，提高了單位時間內(nèi)的換熱量。此外，從圖4中也可以觀察到在蓄熱后期球型單元中的液相分?jǐn)?shù)始終難以達(dá)到1，為探究該現(xiàn)象，特進(jìn)行了下述對于水箱內(nèi)溫度分布的分析。

閱讀譯文后會發(fā)現(xiàn)，這段翻譯旨在向原文文意無限靠近，因為這樣一個場景并不受地域或文化約束，按照原意一本正經(jīng)地翻譯，告訴大家這個“秘訣”才最能體現(xiàn)反諷語氣，譯文如下：

3.1.3 蓄熱量

相變儲能水箱蓄熱量由相變材料蓄熱和水蓄熱兩部分組成。根據(jù)本工作所選用的相變材料比熱容和相變溫度等參數(shù)的特點，蓄熱量計算公式可寫為

圖8為3種相變儲能水箱分別在坐標(biāo)為(220 mm，220 mm，

)時的相變材料溫度隨時間的變化，其中P1～P8的

分別為290 mm、350 mm、410 mm、470 mm、530 mm、590 mm、650 mm、710 mm、770 mm。從圖中可以看出，板型和圓柱型單元中不同高度處的相變材料幾乎同時開始熔化，但P8點的相變材料最先熔化完全。板型單元中相變材料溫度隨高度的增加而增加，圓柱型單元中的相變材料溫度則是呈現(xiàn)出頂部和底部溫度高，中間溫度低的趨勢。此外，板型和圓柱型單元水箱在蓄熱過程中各點的相變材料溫差較小，溫度基本相同。而與之相反，在球型單元水箱中相變材料溫度則隨位置高度的不同變化較大。其中T7和T8兩點由于水箱中存在換熱死區(qū)而使得其溫度遠(yuǎn)小于其他各點，除此兩點外，其余各點相變材料溫度隨著高度的增加而降低。

圖12 和圖13 表明，4 種水箱完成放熱過程所用時間分別為9300 s、12900 s、12300 s、12000 s。傳統(tǒng)水箱最先完成放熱，而后球型單元水箱、圓柱型單元水箱、板型單元水箱放熱時間依次延長。球型單元水箱放熱時間較板型和圓柱型單元水箱分別縮短了7%和2.3%。由此可知相變材料的添加延長了水箱的放熱時間。放熱時間的長短與相變材料的相變過程有關(guān)，板型封裝單元內(nèi)相變材料進(jìn)行相變的時間最長，因此該水箱完成放熱所需要的時間也最久，相比于傳統(tǒng)水箱增加了38.7%。

“西湖山水還依舊……看到斷橋橋未斷，我寸腸斷，一片深情付東流！”白衣女子一揮水袖，哀怨的歌聲隱隱傳來。

3.2 放熱過程

3.2.1 放熱時間

通過式(7)計算可知當(dāng)蓄熱完成時傳統(tǒng)水箱的蓄熱量為35.832 MJ，板型、圓柱型和球型單元水箱蓄熱量分別為41.582 MJ、41.612 MJ、41.265 MJ。相比于傳統(tǒng)水箱，3 種相變儲能水箱蓄熱量分別提升了16%、16.1%、15.2%?？梢钥闯?，雖然三種相變水箱內(nèi)相變材料的用量相同，理論上蓄熱量也應(yīng)相同，但由于蓄熱完成時，不同水箱內(nèi)的水溫和相變材料溫度并不相同，尤其球型單元水箱中存在換熱死區(qū)，導(dǎo)致其內(nèi)溫度分布差異較大，因此它們的蓄熱量也有所差別。如圖11 所示，由于圓柱型單元水箱內(nèi)相變材料儲存的熱量最多，即便水蓄熱量低于板型單元水箱，但其總蓄熱量依舊最高。

3.2.2 溫度分布

在放熱過程中相變材料溫度隨位置的變化情況如圖17 所示，其變化規(guī)律與蓄熱時相似。即板型和圓柱型單元水箱內(nèi)的相變材料溫度基本不隨位置高度發(fā)生改變，或變化很小。但球型單元水箱，由于T7和T8測點位于換熱死區(qū)，因此該兩點溫度與其他各點相比存在較大差異。

從圖16中可以看出，4種水箱的溫度分布規(guī)律與蓄熱時基本相同。對于傳統(tǒng)水箱、板型單元水箱以及圓柱型單元水箱內(nèi)的不同測點處溫度隨高度的變化較小。其中傳統(tǒng)水箱內(nèi)的溫度隨高度的增加而增加，板型和圓柱型單元水箱相變區(qū)域內(nèi)的水溫要高于其他區(qū)域。此外，在球型單元水箱中各點的水溫則差異較大，雖然相變區(qū)域的溫度普遍高于水箱底部溫度，但由于受到與蓄熱相同的相變材料布置方式影響，反而使得水箱上部能夠長時間保持較高溫度。

3種相變儲能水箱放熱過程溫度云圖如圖14和圖15 所示。從圖中可以看出，當(dāng)?shù)蜏厮畯南聜?cè)入口進(jìn)入水箱后，冷水主要堆積在水箱的右下部區(qū)域，而后與水箱中的高溫水和相變材料進(jìn)行換熱，從而釋放出水箱中的熱量。在放熱開始階段，水箱內(nèi)的溫度由上到下逐漸降低，相變材料未開始凝固。當(dāng)相變材料開始凝固時，水箱中的溫度分布開始發(fā)生變化。在相變材料附近的相變區(qū)域，由于相變過程溫度不變，因此該區(qū)域的溫度要高于其他區(qū)域，這就形成了水箱中間溫度高，上下溫度低的溫度分布情況，此現(xiàn)象在板型和圓柱型單元水箱中最為明顯，且兩者在放熱結(jié)束時相變材料能夠完全凝固。而與之相反，球型單元水箱由于其結(jié)構(gòu)特點使得該水箱中相變材料影響區(qū)域要大于前兩者，因此在放熱過程中，相變材料由下至上依次進(jìn)行凝固，同時水箱內(nèi)溫度分布也呈現(xiàn)出上高下低的趨勢。

在圖18 中，對于不同的相變儲能水箱，同一時刻其底部溫度：板型與圓柱型單元水箱基本相同，且均大于球型單元水箱。中間區(qū)域溫度始終為圓柱型單元水箱最高。3 種水箱在底部和中間區(qū)域的溫度相差較小，變化不明顯。但在頂部區(qū)域球型單元水箱的溫度要遠(yuǎn)高于板型與圓柱型單元水箱。

不同水箱內(nèi)同一高度處的相變材料溫度變化也不盡相同。如圖19所示，在水箱底部和中間區(qū)域，球型、圓柱型、板型單元內(nèi)的相變材料依次完成凝固。頂部區(qū)域則由于換熱死區(qū)的存在而使得球型單元內(nèi)的相變材料最后完成相變。

3.2.3 放熱量

放熱量計算公式與公式(7)相似。根據(jù)計算可得，4 種水箱在放熱完成時的放熱量分別為：35.832 MJ、41.634 MJ、41.55 MJ、41.279 MJ。相變水箱相比于傳統(tǒng)水箱放熱量分別提升：16.2%、15.9%、15.2%。由此可知整個放熱過程中3 種相變水箱所釋放的熱量基本相同。其中球型單元水箱放熱量略低于其他兩種，板型單元水箱放熱量最高。

就上述實施的條件和要求而言，無論在技術(shù)、硬件、經(jīng)驗、方法理論及相關(guān)法律法規(guī)等方面都具備了成熟的實施與應(yīng)用的條件并有很多成功的案例可以借鑒和復(fù)用。

3.3 綜合分析

通過對上述相變水箱蓄放熱過程分析可知，封裝單元形狀不同對水箱蓄放熱性能有著一定的影響。而之所以產(chǎn)生此種情況是因為水箱內(nèi)封裝單元的換熱面積和換熱系數(shù)并不相同。經(jīng)過上文對于水箱蓄放熱時間、溫度分布以及蓄放熱量的分析，結(jié)果表明，球型單元雖然換熱面積最大，約為4.86 m

，分別是板型單元和圓柱型單元的1.6 倍和1.16 倍，但其蓄放熱性能與其他兩種水箱相比較差，因此可知換熱面積雖然對水箱性能有所影響，但并非主要影響因素。影響相變儲能水箱的主要因素應(yīng)為換熱系數(shù)。如圖20和圖21所示，板型單元水箱內(nèi)水從進(jìn)口流入水箱后在底部沿

軸方向流動并沖擊右側(cè)壁面，然后沿

軸方向不斷上升擴(kuò)散，當(dāng)達(dá)到水箱頂部時，部分水從出口流出，而另一部分則順著頂部從相變材料與相變材料，以及相變材料與左側(cè)水箱壁之間的空隙流回到底部進(jìn)口處與新進(jìn)入的水混合，從而形成一個循環(huán)。圓柱型單元水箱內(nèi)水流情況與板型單元水箱基本相同，但通過圖20 可知，圓柱型水箱中的水可以沿

軸方向，橫穿相變區(qū)域，在圓柱型單元附近形成繞流，致使相變材料與水的換熱系數(shù)增加，相變材料相變加快。在球型單元水箱中，由圖21 可知，水流雖然同樣沖擊右側(cè)壁面并向上攀升，但由于球型單元縱向之間存在空隙，在水流上升過程中會有部分流向空隙，并圍繞著球型單元循環(huán)流動，此種現(xiàn)象主要發(fā)生在右下區(qū)域，因此該區(qū)域的相變材料相變更快，相變速度遠(yuǎn)超其他兩種水箱。同樣，也正因為水體的熱量循環(huán)絕大部分存在于右下區(qū)域，無法同板型和圓柱型單元水箱一樣形成環(huán)繞整個水箱的循環(huán)流動，從而使得其他區(qū)域的相變材料與水的換熱系數(shù)遠(yuǎn)小于相同位置處的其他兩種水箱，這也是水箱中出現(xiàn)換熱死區(qū)的原因，相變材料與水的總換熱系數(shù)較低，因此水箱的總體性能較差。由此可知，在分析相變水箱性能時應(yīng)該從相變材料整體的角度出發(fā)，不應(yīng)局限于水箱的某一相變單體或某一區(qū)域。

本工作主要從水箱的蓄放熱時間、溫度分布，以及蓄放熱量三方面來探究水箱的綜合性能。蓄熱時，水箱蓄熱時間越短，說明水箱出口水溫達(dá)到設(shè)定溫度所花費的時間越少。三種相變水箱中圓柱型和球型單元水箱蓄熱時間較短，但由于球型單元水箱內(nèi)存在換熱死區(qū)，在蓄熱完成時水箱內(nèi)儲存的熱量少于圓柱型單元水箱，因此在蓄熱時，圓柱型單元水箱的性能較優(yōu)。此外，當(dāng)水箱放熱時，放熱時間越長，說明水箱能為建筑供熱的時間越久。板型單元水箱相比其他兩種相變水箱放熱時間更長，同時水箱內(nèi)換熱效果較好，釋放的熱量也相對較高，因此在放熱時，板型單元水箱的性能更好。

4 結(jié) 論

封裝單元形狀不同對于水箱蓄放熱性能有著一定的影響。通過對上述4種水箱進(jìn)行蓄放熱過程模擬，可得出以下結(jié)論：

（1）在水箱中添加相變材料能夠延長水箱蓄放熱時間、增加蓄放熱量。3 種相變儲能水箱在蓄熱過程中，球型單元水箱最先完成蓄熱，蓄熱時間為12900 s。圓柱型單元水箱儲存的熱量最多，約為41.612 MJ。放熱過程中，板型單元水箱放熱時間最久，約為12900 s。同時其釋放的熱量也最多，約為41.634 MJ。3 種相變儲能水箱，蓄熱時，圓柱型單元水箱性能較優(yōu)；放熱時，板型單元水箱性能更好。據(jù)此可為今后實際工程中封裝單元形狀的選取提供參考。

風(fēng)味是酸奶質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，同時也是消費者考慮接受程度和偏好的重要因素。為了探究酸奶在發(fā)酵過程中風(fēng)味物質(zhì)的協(xié)同作用機(jī)理，國內(nèi)外一些學(xué)者對其代謝途徑和代謝調(diào)控方式開展大量的研究工作[10-12]。本文從酶活研究進(jìn)展方面初步闡述酶活與酸奶風(fēng)味的關(guān)系，以期為相關(guān)深入研究奠定基礎(chǔ)。

（2）封裝單元形狀不同會使同體積相變材料在水箱中的布置方式發(fā)生改變，進(jìn)而影響水箱內(nèi)的溫度分布。板型和圓柱型單元水箱內(nèi)溫度分布相似，中間相變區(qū)域與周圍區(qū)域相比蓄熱時溫度較低，放熱時溫度較高。球型單元水箱較前兩者存在較大差異，水箱內(nèi)水溫在蓄放熱過程中隨高度的增加而逐漸降低或升高。此外，球型單元水箱，在放熱前期，頂部區(qū)域能夠長時間地保持較高溫度，從而使得出口水溫較高。

（3）同體積相變材料，當(dāng)以球型單元封裝時，換熱面積最大，相變更快。但其水箱中易出現(xiàn)換熱死區(qū)。因此當(dāng)采用球型結(jié)構(gòu)時，封裝單元位置應(yīng)根據(jù)實際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

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