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大连海洋大学学报  2020, Vol. 35 Issue (4): 599-606    DOI: 10.16535/j.cnki.dlhyxb.2019-281
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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
周昊1、2,李真一3,蔡青霖2,任效忠1、2,毕春伟4,仲东1、2*,刘鹰1、2*
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
Numerical simulation of internal heat transfer characteristics in a shell and tube cascade phase change heat storage device used in mariculture
ZHOU Hao1,2, LI Zhenyi3, CAI Qinglin2, REN Xiaozhong1,2, BI Chunwei4, ZHONG Dong1,2*,LIU Ying1,2*
1.College of Marine Technology and Environment, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China; 2.Key Laboratory of Environment Controlled Aquaculture, Ministry of Education, Dalian 116023, China; 3.The Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266000, China; 4.State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
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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。
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周昊
李真一
蔡青霖
任效忠
毕春伟
仲东
刘鹰
关键词:  海水养殖  太阳能  梯级相变  蓄热  数值模拟  传热特性    
Abstract: An efficient cascade thermal energy storage with phase change materials is designed for mariculture industry in order to solve the problem of solar energy discontinuity and instability in mariculture. The numerical simulation of the heat transfer characteristics in the system is carried out, and the heat transfer characteristics of the upper, middle and lower parts of phase change materials (PCM) are discussed at each stage under the same working condition. At the same time, the difference in heat transfer characteristics in the same position of each PCM is also explored in the cascade thermal energy storage. The results showed that the heat conduction is the dominant factor in the early stage of heat transfer, and the convection is the dominant factor in the middle and later stages. There were significant heat transfer differences among the upper, middle and lower parts in each PCM, with the faster melting speed at monitoring point PCM3 than that at PCM2 and PCM1. The convective heat transfer between the bottom and the middle parts in PCM was found to be the key affecting the overall phase change rate of the heat exchanger. The findings indicated that the model here provided design basis for the structure of high-efficiency cascade phase-change heat storage and release device, and that promoted the large-scale application of high-efficiency cascade phase-change heat storage technology in mariculture and other industries.
Key words:  mariculture    solar energy    cascade phase change    heat storage    numerical simulation    heat transfer characteristics
               出版日期:  2020-10-09      发布日期:  2020-10-09      期的出版日期:  2020-10-09
中图分类号:  TK515  
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)
引用本文:    
周昊, 李真一, 蔡青霖, 任效忠, 毕春伟, 仲东, 刘鹰. 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[J]. 大连海洋大学学报, 2020, 35(4): 599-606.
ZHOU Hao, LI Zhenyi, CAI Qinglin, REN Xiaozhong, BI Chunwei, ZHONG Dong, LIU Ying, . Numerical simulation of internal heat transfer characteristics in a shell and tube cascade phase change heat storage device used in mariculture. Journal of Dalian Ocean University, 2020, 35(4): 599-606.
链接本文:  
https://xuebao.dlou.edu.cn/CN/10.16535/j.cnki.dlhyxb.2019-281  或          https://xuebao.dlou.edu.cn/CN/Y2020/V35/I4/599
[1] 夏曦, 张可新, 桂劲松. 基于OpenFOAM的桩基透空堤结构尺度对透射系数的影响[J]. 大连海洋大学学报, 2022, 37(2): 338-344.
[2] 马洪婧, 刘鹰, 慕欣廷, 苏鑫, 宋婧, 吴英海, 韩蕊. 耐盐高效好氧反硝化菌Halomonas sp HRL-11的分离鉴定及反硝化性能[J]. 大连海洋大学学报, 2022, 37(2): 227-234.
[3] 于佐安, 谢玺, 朱守维, 杜尚昆, 李晓东, 李大成, 周遵春, 王庆志. 辽宁省海水养殖贝藻类碳汇能力评估[J]. 大连海洋大学学报, 2020, 35(3): 382-386.
[4] 席杨, 田涛, 杨军, 吴忠鑫, 刘敏, 高东奎, 陈勇. 许氏平鲉幼鱼在不同流场环境下的趋礁行为研究[J]. 大连海洋大学学报, 2020, 35(3): 399-406.
[5] 于林平, 薛博茹, 任效忠, 刘鹰, 许条建, 史宪莹, 胡艺萱, 张倩. 单进水管结构对单通道矩形圆弧角养殖池水动力特性的影响研究[J]. 大连海洋大学学报, 2020, 35(1): 134-140.
[6] 马远洋, 母刚, 张国琛, 张倩, 刘宇, 李秀辰. 陶瓷板太阳能集热器保温隔热设计及养殖水体升温试验[J]. 大连海洋大学学报, 2019, 34(3): 436-443.
[7] 陶宁, 母刚, 张国琛, 陈朝炳, 李秀辰. 陶瓷板和真空管太阳能集热器对养殖水体升温效果的对比研究[J]. 大连海洋大学学报, 2019, 34(2): 267-272.
[8] 刘心媚, 郑艳娜, 陈昌平, 刘昌凤. 框架型与沉箱型人工鱼礁绕流特性的数值模拟[J]. 大连海洋大学学报, 2019, 34(1): 133-138.
[9] 李晋, 乔会婷, 徐天平, 张洪兴, 张明亮, 姜恒志. 辽河口红海滩湿地海域潮流及盐度的数值模拟[J]. 大连海洋大学学报, 2018, 33(5): 625-632.
[10] 张燕, 于永海, 袁道伟, 蔡恒江, 张瑞瑾. 中国海水养殖变化态势和空间需求预测[J]. 大连海洋大学学报, 2018, 33(5): 633-638.
[11] 倪震宇, 张新峰, 金宇锋, 张健. 基于数值模拟的单锚张纲张网水动力性能研究[J]. 大连海洋大学学报, 2018, 33(3): 402-407.
[12] 黄学智, 张瑞瑾, 马荍沣, 姜英宝, 孙家文. 基于FVCOM的黄渤海潮波运动的数值模拟[J]. 大连海洋大学学报, 2017, 32(5): 617-624.
[13] 陈昌平, 王文, 郑佳成, 郑艳娜, 史宪莹, 刘昌凤. 水流作用下平面金属网衣水阻力特性数值模拟[J]. 大连海洋大学学报, 2017, 32(3): 363-358.
[14] 潘强, 张俊新, 刘明泰, 刘远, 张蕾, 连云, 刘京华. 气提式增氧曝气装置在海水养殖池中的性能测定[J]. 大连海洋大学学报, 2016, 31(6): 673-677.
[15] 高帅, 尹勇, 孙霄峰, 神和龙. 拖网渔船曳纲的运动建模及仿真[J]. 大连海洋大学学报, 2015, 30(3): 334-339.
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