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申请/专利权人：江苏科技大学

摘要：本发明公开了一种正弦波纹三套管相变蓄热装置，包括外套管壳体、中间套管壳体以及内管壳体，所述内管壳体和中间套管壳体基于正弦函数外形设置，外套管壳体和中间套管壳体之间存放PCM蓄热材料，内管里存放PCM蓄热材料，中间套管壳体和内管壳体之间形成HTF流道，HTF通过所述HTF流道将热量传递给两侧的PCM蓄热材料，PCM蓄热材料熔化，利用相变潜热储存能量，需要时再释放。本发明结构紧凑、加工方便、成本低廉，通过将正弦波纹管和相变蓄能技术两者进行结合，设计出正弦波纹套管的相变储热单元，利用数值仿真，得到相变储热单元的热性能、流体性能以及不同雷诺数下正弦函数型套管的储热性能，更好的解决了HTF和PCM换热效率低得问题。

主权项：1.一种正弦波纹三套管相变蓄热装置，其特征在于：包括外套管壳体3、中间套管壳体4以及内管壳体5，所述内管壳体5和中间套管壳体4基于正弦函数外形设置，外套管壳体3和中间套管壳体4之间存放PCM蓄热材料1，内管里存放PCM蓄热材料1，中间套管壳体4和内管壳体5之间形成HTF流道2，HTF通过所述HTF流道2将热量传递给两侧的PCM蓄热材料1，PCM蓄热材料1熔化，利用相变潜热储存能量，需要时再释放；所述内管壳体5和中间套管壳体4基于正弦函数外形设置，波形满足： 其中a为波纹的波峰高，S为正弦波纹管的周期，b为波纹沿水平轴的平移距离，假设波纹起始点为原点，则b＝0；所述相变潜热储存能量的评价模型如下：用熔化率f表示已熔化的PCM体积占总PCM体积的比例， 其中vPCM为PCM总体积，λ为PCM在不同阶段的液相率，A为PCM底面面积；储热单元的理论储热总量QPCM包括PCM储热量和壳体储热量，由于壳体所占的比例很小忽略不计，根据PCM的熔化特性，储热量分为固态显热、潜热和液态显热储热量，可以表示为：QPCM＝mpcm[CP，STm-Tini+ΔH+CP，lTh-Tm]其中Tini、Tm和Th分别为初始温度、相变温度和加热温度，mpcm为相变材料量，CP,S和CP，l为分别为固相和液相的比热，ΔH为潜热焓；平均热流密度q是充热过程中单位时间内管道单位面积的换热量，表示为： 其中tz为充热时间，Atube和Afin分别为管道与PCM接触表面积和肋片面积；管道阻力系数公式为： 其中d为管道当量直径，l为管长，ΔP为管道的进出口压差，ρ为流体密度；正弦管道长度公式为： 其中a为波纹的波峰高，S为正弦波纹管的周期。

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