液氢冷链物流车相变蓄冷换热器的数值模拟

祖斌杰; 廖全; 甘峻溢

doi:10.12465/issn.0253-4339.20241210003

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液氢冷链物流车相变蓄冷换热器的数值模拟

更新时间：2025-09-29

- 液氢冷链物流车相变蓄冷换热器的数值模拟
- Numerical Simulation of Phase Change Cold Storage Heat Exchanger for Liquid Hydrogen Cold Chain Logistics Vehicle
- 制冷学报 2025年页码：1-8
- 作者机构：
  
  重庆大学能源与动力工程学院重庆 400044
- 作者简介：
  
  廖全，男，副教授，重庆大学能源与动力工程学院，15823839579，E-mail：QuanLiao@cqu.edu.cn。研究方向：传热传质、强化传热、可再生能源的开发和利用。
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20241210003
  中图分类号： TB61⁺1;TB657.5;TK124
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.20241210003
- 收稿：2024-12-10，
  
  修回：2024-12-18，
  
  录用：2025-01-02，
  
  网络出版：2025-09-29，
- 稿件说明：
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祖斌杰,廖全,甘峻溢.液氢冷链物流车相变蓄冷换热器的数值模拟[J].制冷学报,

Zu Binjie Liao Quan Gan Junyi.Numerical Simulation of Phase Change Cold Storage Heat Exchanger for Liquid Hydrogen Cold Chain Logistics Vehicle[J].Journal of Refrigeration,
祖斌杰,廖全,甘峻溢.液氢冷链物流车相变蓄冷换热器的数值模拟[J].制冷学报, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20241210003. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20241210003.

Zu Binjie Liao Quan Gan Junyi.Numerical Simulation of Phase Change Cold Storage Heat Exchanger for Liquid Hydrogen Cold Chain Logistics Vehicle[J].Journal of Refrigeration, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20241210003. CSTR： XXXXX.XX.XXX.20241210003.

摘要

提出了一款应用于液氢冷链物流车相变蓄冷的同轴式螺旋管换热器，建立了该换热器的三维热流耦合数值分析模型。模拟计算并获得了氢气质量流量、载冷剂质量流量等参数对载冷剂出口温度和换热器内相变蓄冷凝固质量的影响规律。计算结果表明：载冷剂出口温度和蓄冷凝固质量与氢气质量流量、载冷剂质量流量等参数密切相关，随着换热器内氢气与载冷剂瞬态传热过程的持续进行，载冷剂出口温度和蓄冷凝固质量均会经历快速变化后逐渐趋于稳定；在氢气进口温度为30 K、氢气质量流量为3.5~6.8 kg/h、氢气进口压强为0.6~1.4 MPa、载冷剂质量流量为414.0~828.0 kg/h和载冷剂进口温度为246.0~252.0 K条件下，均未观察到螺旋管外载冷剂因相变凝固而堵塞螺旋管换热器壳程流道的情况发生。

Abstract

A coaxial spiral tube heat exchanger used for the phase change cold storage of liquid hydrogen cold-chain logistics vehicles is proposed. A three-dimensional heat flow coupling numerical analysis model of the heat exchanger was established. The influences of parameters such as the hydrogen mass flow rate and mass flow rate of the secondary refrigerant on the outlet temperature of the secondary refrigerant and the phase change cold-storage solidification quality in the heat exchanger were determined. The calculation results reveal that the outlet temperature of the secondary refrigerant and the cold-storage solidification quality were closely related to the hydrogen and secondary refrigerant mass flow rates. With the continuous transient heat transfer process between hydrogen and the secondary refrigerant in the heat exchanger， the outlet temperature of the secondary refrigerant and the cold storage solidification quality of the secondary refrigerant varied rapidly and gradually became stable. Under the conditions of a hydrogen inlet temperature of 30 K， a hydrogen mass flow rate of 3.5-6.8 kg/h， a hydrogen inlet pressure of 0.6-1.4 MPa， a mass flow rate of secondary refrigerant of 414.0-828.0 kg/h， and an inlet temperature of secondary refrigerant of 246.0-252.0 K， the shell passage of the spiral tube heat exchanger was not obstructed by the external carrier coolant owing to phase change solidification.

关键词

Keywords

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