浙江大学最新研究：一种基于PCM/MF的海洋热机新型多段换热器的综合研究：数值分析、模型简化和实验工作
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Applied Thermal Engineering
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Comprehensive investigation of a novel multi-segment heat exchanger for PCM/MF based ocean thermal engine: Numerical analysis, model reduction and experimental work
Yao Z.; Chen Y.; Muhammad G.; Xia Q.; Yang C.
Published：2024-07-01
DOI：10.1016/j.applthermaleng.2024.123103
研究背景
在当今社会，温室气体排放和能源消耗等问题日益凸显，传统能源的使用方式已经难以满足人们对清洁、高效能源的需求。因此，寻找更加环保、高效的能源利用方式成为了当前研究领域的重要课题之一。海洋热能作为一种潜在的清洁能源，受到了广泛的关注。然而，海洋热能引擎中存在的热交换器效率低下、传热速度慢等问题亟待解决。
研究内容
这篇论文在《应用热工程》期刊上发表，题为“PCM/MF基海洋热能引擎的新型多段式热交换器的综合研究：数值分析、模型简化和实验工作”。研究主要围绕一种名为多段式热交换器展开，该热交换器在海洋热能引擎上具有创新意义。研究发现，这种热交换器内部有多个同心圆形薄片，将内部分成多个小区域，在融化过程中，在每个段内形成了独立的涡旋。研究包括三个方面：（i）通过数值求解N-S方程，解释了多段式热交换器中增强传热的机制，并分析了尺寸和环境参数对熔化过程的影响。结果表明，每个段的最佳高度与半径比（H/R）为1，总融化时间缩短了31-38%；（ii）通过简化传导主导和对流主导过程的物理方程，得到了描述多段式热交换器的普通微分方程，可用于工程实践中的快速预测。简化模型的计算时间在0.1秒内；（iii）在实验工作中，建立了一个实验装置来测试原始和多段式热交换器。数值工作和简化模型得到了验证，结果显示，所提出的热交换器将融化时间缩短了34%。
研究意义
这项研究提出了一种创新的多段式热交换器，为海洋热能引擎的传热效率提供了新的选择。通过数值分析、模型简化和实验验证，论文为海洋热能领域的发展带来了新的思路和方法。这种热交换器的应用将有助于提高海洋热能的利用效率，为清洁能源的发展做出贡献。
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