ZHAO Yujiao, ZHANG Hailong, LIU Lang, LU Xueying, ZHANG Bo, ZHANG Xiaoyan, WANG Mei
潜热蓄热技术在地热能储存和利用中起着至关重要的作用。将梯级相变材料(PCM)与矿山充填技术相结合,可以更有效地实现矿山地热能的储存。为此,本文设计了矿山内嵌双层套管的梯级潜热储热(CLHS)系统的物理模型。将石蜡RT28和RT35分别封装在环隙1和环隙2中,定义此回填方式为Case 1。将两种PCM的回填顺序交换后的方案定义为Case 2。利用FLUENT软件对充填体与PCM的传热过程进行了模拟分析,并与单级潜热蓄热过程进行了比较。用温度、液相分数(LF)、换热量和换热速率评价CLHS系统的热性能。以上述结果为出发点,研究了回填顺序对充填体蓄热释热过程的影响。结果表明,影响梯级系统潜热蓄积的主要因素是围岩传热。与单级蓄热系统相比,梯级蓄热系统的蓄热时间缩短了73 min,显著降低了20.9%。单级放热过程的整体液相分数(β)变化不大,而梯级放热过程的PCM能充分释放潜热。在PCM的布局顺序上,与Case 1相比,Case2的潜热储存时间增加了约40 min,放热速率(εs)显著低于Case 1。在初始放热阶段,Case 2的放热速率为95.6 W,比Case1低30.6%。相比之下,Case1的蓄热和放热效果优于Case 2。为提高充填体耦合梯级潜热蓄热系统(BCCLHS)的蓄释热速率提供了参考。