分形翅片对三套管相变蓄热器蓄热性能的影响

摘要

为解决传统蓄热器蓄热时相变材料(PCM)区域存在蓄热效率低、熔化不均匀等问题，以加装了8根纵向翅片的三套管相变蓄热器为基本结构，保证翅片在蓄热器内所占体积不变，纵向翅片以“Y”字进行分形，利用FLUENT软件模拟研究Y形翅片长度、分支角度对三套管相变蓄热器蓄热性能的影响。结果表明：三套管相变蓄热器添加分形翅片后，与添加了普通纵向直翅片的结构相比，增大了换热面积，有利于自然对流的发展，有效缩短了PCM完全熔化所需时间；综合分析可得，Y形翅片根部与分支分别占总长度的25%与75%、分支角度为60°时为最佳Y形翅片结构，PCM完全熔化速率明显提高，整体蓄热性能得到提升。与普通直翅片蓄热器相比，提出的Y形翅片相变材料受热更加均匀，蓄热速率更快，其数值模拟结果可为相变蓄热器的结构优化设计提供一定的参考依据。

关键词

传热学 / 相变蓄热 / 分形翅片 / 数值模拟 / 强化换热 / 自然对流

基金资助

国家自然科学基金(52206224); 国网河北能源技术服务有限公司科技项目(TSS2023-10); 河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2022023)