直接蒸汽光热发电系统中相变换热器的传热特性研究

王文昭; 郑乐飞; 邓雅军; 宇波; 孙东亮

doi:10.19770/j.cnki.issn.1008-2565.2022.02.003

北京石油化工学院学报 ›› 2022, Vol. 30 ›› Issue (2) : 10 -16. DOI: 10.19770/j.cnki.issn.1008-2565.2022.02.003

直接蒸汽光热发电系统中相变换热器的传热特性研究

王文昭, 郑乐飞, 邓雅军, 宇波, 孙东亮

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摘要

针对直接蒸汽管壳式相变换热器数值模拟研究通常不考虑自然对流存在和与实际物理过程存在差异的问题，建立了考虑自然对流影响的直接蒸汽相变换热器模型。其中，内管饱和蒸汽的冷凝过程采用VOF模型与Lee模型相结合的计算方法，外管相变材料区域采用焓-孔隙率法。分析了不考虑自然对流时与考虑自然对流直接蒸汽相变换热器的传热特性。研究结果表明，考虑自然对流时内管出口处蒸汽的冷凝量大幅增加，出口蒸汽质量分数显著降低，相变材料融化时间减少了约30%。因此，在直接蒸汽相变蓄热器的数值模拟中，自然对流作用不可忽略。