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第一章 绪论1

1.1相变蓄热技术概述1

1.1.1热能储存的方式1

1.1.2相变蓄热技术的发展过程2

1.1.3相变蓄热材料的分类和选择4

1.2相变蓄热技术的典型应用8

1.2.1相变蓄热在工业余热回收中的应用8

1.2.2相变蓄热在空调、供暖中的应用9

1.2.3相变蓄热在建筑节能领域的应用9

1.2.4相变蓄热在航天领域的应用10

1.3空间太阳能热动力发电系统11

1.3.1太阳能热动力发电系统概述11

1.3.2吸热蓄热器概述及研究进展14

1.3.3相变蓄热过程中空穴影响的研究进展18

参考文献20

第二章 吸热蓄热器方案设计与研究23

2.1基本型吸热器23

2.1.1技术指标与参数24

2.1.2总体方案设计24

2.1.3高温相变蓄热容器设计与研究25

2.1.4其他主要部件的结构设计30

2.1.5吸热器装配35

2.2热管式吸热器35

2.2.1技术指标及参数36

2.2.2总体方案设计36

2.2.3热管单元管的设计与研究37

2.2.4其他部件的研究39

2.3组合相变材料吸热器39

2.3.1组合相变材料吸热器概念的提出39

2.3.2组合相变材料吸热器的方案设计及计算实例39

2.3.3组合相变材料吸热器中的组合PCM选择42

2.3.4采用组合相变材料对吸热器质量轻量化的意义45

参考文献47

第三章 高温相变蓄热容器的数值仿真与分析49

3.1固液相变问题的解法与焓法模型50

3.1.1固液相变问题的解法概述50

3.1.2焓法模型数学描述51

3.2微重力条件下高温相变蓄热容器的二维热分析52

3.2.1边界条件与初始条件52

3.2.2 PCM空穴模型53

3.2.3物理模型55

3.2.4控制方程的离散化与求解56

3.2.5计算结果分析59

3.2.6 PCM容器热应力分析66

3.3微重力条件下高温相变蓄热容器的三维热分析71

3.3.1物理模型72

3.3.2数学模型72

3.3.3边界条件与初始条件73

3.3.4 PCM空穴模型75

3.3.5控制方程的离散化与求解77

3.3.6空穴体积变化的计算与处理81

3.3.7计算结果分析83

3.4重力条件下高温相变蓄热容器的热分析90

3.4.1考虑自然对流的数学模型91

3.4.2方程的离散化94

3.4.3代数方程的求解98

3.4.4求解N-S方程的SIMPLE算法99

3.4.5对重力条件下相变蓄热实验的模拟计算与结果比较101

参考文献106

第四章 蓄热单元管的地面实验研究与热力学仿真110

4.1相变蓄热容器的研制与实验研究110

4.1.1相变蓄热容器的设计制造110

4.1.2 PCM熔化—凝固特性及物性测量实验116

4.1.3 PCM容器热循环和相容性实验118

4.2蓄热单元管蓄热性能地面模拟实验121

4.2.1实验系统设计121

4.2.2实验方案设计125

4.2.3实验结果分析125

4.3蓄热单元管蓄热过程数值仿真140

4.3.1物理模型140

4.3.2蓄热单元管数学模型141

4.3.3离散方程求解146

4.3.4计算结果分析147

参考文献151

第五章 填充泡沫金属改善相变蓄热过程的研究153

5.1泡沫金属简介154

5.1.1泡沫金属的发展历史154

5.1.2泡沫金属的分类155

5.1.3泡沫金属的制备方法155

5.1.4泡沫金属的用途157

5.2泡沫金属基CPCM有效热导率的计算与分析157

5.2.1立体骨架式相分布模型158

5.2.2泡沫金属基CPCM传热模型159

5.2.3有效热导率的计算式160

5.2.4实例计算与校验161

5.2.5结构参数对导热性能的影响164

5.3蓄热容器填充泡沫镍的强化传热仿真计算166

5.3.1新型蓄热容器的物理模型166

5.3.2数学模型168

5.3.3边界条件与初始条件168

5.3.4计算结果与对比分析169

5.4填充泡沫金属改善相变蓄热过程的地面验证实验173

5.4.1新型蓄热容器的设计制造174

5.4.2地面蓄放热实验176

5.4.3相变蓄热容器内空穴分布的分析研究183

参考文献187

附录1 方形空腔内空气的自然对流190

附录2 金属镓的熔化过程192

附录3 氟盐类高温固液相变材料选择一览表195

附录4 高温合金容器材料选择一览表196

附录 参考文献197