用于海水养殖的管壳式梯级相变蓄热装置内部传热特性的数值模拟研究

来源：大连海洋大学学报杂志2020年第4期北京时间：

作者：周昊, 李真一, 蔡青霖, 任效忠, 毕春伟, 仲东, 刘鹰

单位：1.大连海洋大学 海洋科技与环境学院，辽宁 大连 116023； 2.设施渔业教育部重点实验室，辽宁 大连 116023； 3.中国科学院海洋研究所，山东 青岛 266000；4.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024

摘要：为了解决海水养殖中太阳能不连续、不稳定的蓄热问题，本文设计了可用于海水养殖行业的高效梯级相变蓄热器模型，并对其内部传热特性进行了数值模拟研究，分别对同一工况下每级PCM(PCM1、PCM2、PCM3)内部上中下三部分位置的传热特性进行了分析和讨论，同时还探究了梯级相变蓄热装置中每级PCM内相同位置的传热特性差异。结果表明：管壳式梯级相变蓄热装置在充热前期内部传热以热传导为主导，中后期以自然对流为主导；PCM上中下三部分都有较显著的传热差异，PCM3熔化速度较PCM2、PCM1快，PCM下部与中部之间的对流传热是影响换热器整体相变速率的关键。本文建立的管壳式梯级相变蓄热模型可为高效梯级相变蓄放热装置的结构设计提供依据，以推动高效梯级相变蓄热技术在海水养殖等行业的大规模应用。

关键词：海水养殖,太阳能,梯级相变,蓄热,数值模拟,传热特性

基金资助：国家重点研发计划项目(2017YFD0701701)；国家自然科学基金面上项目(31872609)；自治区(新疆)重点研发计划项目(2017B01004-2)；广东省重点领域研发计划项目(2019B020215001)；大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室开放基金(LP1818)；辽宁省高等学校海洋产业技术研究院计划项目(2018-CT-24)