石蜡相变材料熔化行为实验研究：圆柱形容器内热能存储

"该文是关于圆筒形容器内相变材料熔化行为的实验研究，发表在2017年的电气系统与信息技术学报上。研究者们使用石蜡作为相变材料（PCM），通过水作为传热流体（HTF）进行热能储存实验。他们设计并构建了一个实验装置，其中包括一个内径300mm、高600mm的垂直圆柱形容器，内部装有外径100mm、高300mm的铜螺旋线圈，HTF在其中循环以传递热量。实验考察了HTF入口温度70℃、80℃和90℃，以及不同体积流量5lpm、10lpm和15lpm对石蜡熔化过程的影响。结果表明，入口HTF温度对比体积流量对熔化过程影响更大。此外，研究者还建立了熔融率和蓄热率的经验关联式。" 本文的核心知识点包括： 1. **相变材料（PCM）**：相变材料是一种能够在特定温度下发生相变（固态到液态或反之）并吸收或释放大量热量的物质。在本研究中，石蜡被用作PCM，用于热能储存。 2. **热能储存**：通过相变材料存储热能是一种有效的能源管理策略，可以提高能源效率和节约能源。热能储存分为潜热储存（如PCM）和显热储存（材料温度变化）。 3. **熔化行为**：实验主要关注的是石蜡在特定条件下（不同HTF温度和流量）的熔化过程，这涉及到能量的吸收和相变动力学。 4. **实验装置**：设计了一个包含垂直圆柱形容器和铜螺旋线圈的系统，HTF在其中流动以加热PCM。这种设计允许研究人员控制和监测热量传递和熔化过程。 5. **传热流体（HTF）**：水在这里作为HTF，它的作用是将外部热源的热量传递给PCM，促使石蜡熔化。 6. **瞬态变化**：实验观察了熔融分数的瞬态变化，即随着时间的变化，石蜡熔化的程度。 7. **热能储存效率**：通过对不同入口温度和流量的实验，研究了HTF如何影响石蜡的熔化速度和热能储存效率。 8. **Nusselt数**：这是一种无量纲数，用来描述对流传热速率，实验中可能计算了PCM表面的平均Nusselt数，以评估传热性能。 9. **经验关联式**：研究者建立的关联式能够描述熔融率和蓄热率与操作条件的关系，这为理解和预测类似系统的性能提供了理论基础。 10. **能源利用与可再生能源**：热能储存系统对于提升可再生能源利用率，如太阳能和风能，具有重要意义，因为它可以在能源产出高峰时储存能量，供低峰时使用。 11. **节能与能源效率**：通过热能储存，可以减少能源浪费，提高整体能源系统的效率。 总结来说，这项实验研究深入探讨了相变材料在热能储存系统中的应用，特别是石蜡在特定工况下的熔化行为，为优化此类系统的设计和操作提供了实验数据和理论依据。