高温熔盐相变蓄热材料

高温蓄热技术是太阳能热动力发电系统的关键技术之一,通常利用相变材料(PCM)固液相变时的熔化潜热来蓄热。在轨道的日照期,聚能器将截取的太阳能聚集到吸热器圆柱形腔内,被吸收转化成热能,其中一部分热能传递给循环工质以驱动热机发电,其余的热能被封装在单元换热管上多个小容器内的PCM吸收储存起来,此时PCM部分或全部变为液态。在轨道的阴影期,小容器内的PCM部分或全部变为固态,储存的能量被释放出来,使出口的循环工质温度仍能维持在循环所要求的最低峰值温度上。保证空间站处于阴影期时热机仍能连续工作,保证连续供电。太阳能利用中…     

太阳能相变蓄热系统浅析

简要介绍了太阳能蓄热技术的发展背景,阐述了太阳能与相变蓄能的特点,说明了太阳能相变蓄热系统的工作原理,并对系统的特点进行了分析,归纳了系统在应用中面临的问题以及进一步的发展方向。     

太阳能蓄热墙相变蓄热材料的研究进展

综述了国内外关于太阳能蓄热墙相变材料的研究进展.其中包括太阳能相变材料的分类,物理、化学性质等.目前对于一些相变材料缺陷的改进方法,及相变材料在墙体中的应用.     

相变材料在太阳能-地源热泵系统中的应用

针对太阳能-地源热泵的供热量波动性问题,在系统中设置蓄热装置,利用相变蓄热材料具有蓄、放热的特性,达到调节系统供热量和稳定性的目的。通过对带有蓄热装置的太阳能-地源热泵系统的运行模式及其转换条件的研究,使系统运行处于最佳运行工况,提高了系统的总平均供热COP值,并使之达到6.5。     

相变蓄热式太阳能热水系统及其应用

介绍了一种可以避免日照影响、同时可以充分利用低谷电的相变蓄热式太阳能热水系统 ,对它的结构、原理和运行以及在工厂浴室中的应用和效果作了分析     

高温固液相变蓄热容器的研究与发展

介绍了近年来国内外空间太阳能动力装置PCM蓄热容器的研制情况，分析了PCM蓄热容器的传热过程及热分析方法，概括了研究中存的主要问题，认为进一步完善传热模型，寻求强化传热新途径，提高效率和可靠性及进一步的试验研究是今后发展及研究的主要方向。     

太阳能-相变蓄热蒸发型空气源热泵复合供热系统的设计

文章以山西省原平市某办公楼为研究对象,利用相变蓄热蒸发型空气源热泵技术,设计了一套具有双水箱的太阳能-相变蓄热蒸发型空气源热泵复合供热系统,并开发出一套与之相匹配的集散控制系统。该控制系统采用"一主四从"架构,以STM32F103微处理器为核心,实现对供热系统各个部件的监控。试验结果表明,在保证供热系统安全、稳定运行的前提下,控制系统提高了供热系统的能效比,实现了供热系统对用户端的全天候恒温供暖。     

结合太阳能空气集热器的定形相变蓄能地板采暖系统实验研究

提出了一种与太阳能空气集热器结合的定形相变蓄能地板采暖系统充分利用太阳能.白天,由太阳能空气集热器加热后的热空气通过保温管道输送到相变地板夹层,相变材料(PCM)蓄热;夜间,房间的冷空气进入相变地板夹层,被加热后送入房间,相变材料放热.可行性实验研究表明,此采暖系统安全可靠,能显著提高窒内温度,房间各处受热均匀,热舒适性较好,有一定的应用前景.     

高温相变蓄热容器传热的隐式求解

空间太阳能热动力发电系统是非常有前景的未来空间能源供应系统,关键部件之一是吸热/蓄热器,高温蓄热容器是其中的基本部位,它的传热性能直接影响玻整个热动力系统的性能。采用一种预测-修正的隐式迭代法对相变蓄热容器进行了三维热分析。并且与显式求解方法在计算时间和计算结果上进行了比较分析。证明这种方法可以明显提高计算速度,并可以获得较好的结果。     

Al-Si-Cu三元合金在太阳能高温相变蓄热装置中的数值分析

相变蓄热材料是太阳能热发电系统蓄热环节的关键。Al-Si-Cu三元合金作为相变蓄热材料具有性能稳定、衰减指数低、蓄热性能优良的特点。在实验的基础上,采用DSC、Hotdisk等方法对不同金属含量的Al-Si-Cu合金的热物性进行研究,同时对其封装材料进行了选择;基于不同形状蓄热单元,用Fluent软件进行模拟,最终选择了一个圆形相变蓄热单元和一个正六边形蓄热模块。结果表明：Al-Si-Cu三元合金相变蓄热材料集合了Al-Cu合金质量潜热大和Al-Si合金体积潜热大的优势;圆形结构蓄热单元换热性能最优;正六边形的模块能有效提高空间利用率,且更易于拼接,这对大型相变蓄热装置在工程中的应用具有重要意义。     

基于相变储能的太阳能空气源热泵系统的研究

针对由天气变化导致太阳能利用不稳定和寒冷地区热泵性能低的问题,文章介绍了一种基于相变储能的太阳能空气源热泵系统,该系统能够根据气象情况灵活切换4种供暖模式,大大减少了系统耗电量。文章通过独特设计的储能冷凝器,不仅可以调节太阳能空气源热泵系统能量分配,改善太阳能空气源热泵系统制热量和建筑热负荷之间不平衡的供需关系、提高太阳能利用率,还可以提高空气源热泵低温性能,快速恢复供暖,从而实现提高太阳能空气源热泵系统整体性能的目的。文章以石家庄农村某户为研究对象进行研究,研究结果表明,太阳能空气源热泵系统供暖效果较好,太阳能空气源热泵系统COP最大值为5.19,节能环保效益十分明显。     

A new type of phase change heat storage tank in solar energy combination system

介绍了一种新型笼屉式相变蓄热水箱,通过实验测试对比分析相变蓄热水箱与普通蓄热水箱对太阳能组合系统的太阳能保证率及系统能效比的影响。实验表明：同等水箱容积,使用相变蓄热水箱时太阳能集热系统的小时集热量为普通蓄热水箱的3.7倍,相变蓄热水箱有利于提高太阳能保证率及系统能效比。在太阳能辐照强度相似的情况下,相变蓄热水箱会使太阳能保证率平均提高72%,使系统能效比平均提高26%。同时相变蓄热水箱可减少夜间水箱上部的热损失,使水箱上部水温降减少50%。     

A numerical investigation into the charge behaviour of a spherical phase change material particle for high temperature thermal energy storage in packed beds

基于高温相变材料,对填充床储热系统中储热单元球体的储热性能进行了模拟研究.研究了不同传热流体温度和球体直径对球体储热性能的影响规律,对导热为主的相变储热过程与导热和自然对流共同作用的相变储热过程进行了比较分析,同时还探讨了高温辐射换热的影响.结果表明,相变时间随球体直径的增大而增大,随传热流体温度的增大而减小.当考虑相变区域自然对流时,总的相变时间显著减少,和单纯导热相比,完全相变时间缩短了近16%.在导热和自然对流的基础上加上辐射传热后可以看出,辐射换热强化了球体内的传热过程,加快了相变材料的熔化速度,强化了自然对流的作用.     

Comparative study based on exergy analysis of solar air heater collector using thermal energy storage

This communication presents the comparative experimental study based on energy and exergy analyses of a typical solar air heater collector with and without temporary heat energy storage (THES) material, viz. paraffin wax and hytherm oil. Based on the experimental observations, the first law and the second law efficiencies have been calculated with respect to the available solar radiation for three different arrangements, viz. one arrangement without heat storage material and two arrangements with THES, viz. hytherm oil and paraffin wax, respectively. It is found that both the efficiencies in case of heat storage material/fluid are significantly higher than that of without THES, besides both the efficiencies in case of paraffin wax are slightly higher than that of hytherm oil case. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

High‐temperature latent heat storage technology to utilize exergy of solar heat and industrial exhaust heat

Latent heat storage (LHS) using phase change materials is quite attractive for utilization of the exergy of solar energy and industrial exhaust heat because of its high‐heat storage capacity, heat storage and supply at constant temperature, and repeatable utilization without degradation. In this article, general LHS technology is outlined, and then recent advances in the uses of LHS for high‐temperature applications (over 100 °C) are discussed, with respect to each type of phase change material (e.g., sugar alcohol, molten salt, and alloy). The prospects of future LHS systems are discussed from a principle of exergy recuperation. In addition, the technologies to minimize exergy loss in the future LHS system are discussed on the basis of the thermodynamic analysis by ‘thermodynamic compass’. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Thermal performance of phase change material energy storage floor for active solar water-heating system

The conventional active solar water-heating floor system contains a big water tank to store energy in the day time for heating at night, which takes much building space and is very heavy. In order to reduce the water tank volume or even cancel the tank, a novel structure of an integrated water pipe floor heating system using shape-stabilized phase change materials (SSPCM) for thermal energy storage was developed and experimentally studied in this paper. The thermal performances of the floors with and without the SSPCM were compared under the intermittent heating condition. The results show that the Energy Storage Ratio (ESR) of the SSPCM floor is much higher than that of the non-SSPCM floor; the SSPCM floor heating system can provide stable heat flux and prevent a large attenuation of the floor surface temperature. Also, the SSPCM floor heating system dampens the indoor temperature swing by about 50% and increases the minimum indoor air temperature by 2°C–3°C under experimental conditions. The SSPCM floor heating system has a potential of making use of the daytime solar energy for heating at night efficiently.     

Simulation modeling and analysis of a high temperature phase change heat storage and exchange device

相变储热因单位体积储热量大,储热和放热过程温度基本恒定等优点而成为目前研究的热点。相变过程中涉及固液两相间融化和凝固的传热问题,其储放热过程是一个复杂的非稳态相变过程。本文对高温相变储热换热装置进行换热特性研究,通过研究储热单元的换热特性,基于FLUENT软件,结合装置的设计参数和相变复合材料的物性参数,对相变储热系统储/放热过程中内部的温度分布、传热速率和储放热效率进行了数学建模及模拟分析,重点研究了不同传热流体速度对单元储/放热性能的影响规律。根据仿真结果,在相变储热装置的设计中,可选择合适的空气流速,以实现不同的散热功率及储放热时间,满足不同用户的用热需求。物理实验表明仿真结果偏差较小,可为高温相变储换热装置设计、优化等工作提供依据。     

简化CPC式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热器的传热模型研究

对一种新型简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热系统的传热过程进行了理论分析和数值模拟计算,通过实验数据对该传热模型进行了验证分析。该系统由多个集热单元组成,每个集热单元包括一个简化CPC集热板,一根全真空玻璃集热管,在玻璃集热管内安装一个U形铜管。流动空气在各级U形铜管内被逐级加热。计算研究表明:系统空气最大出口温度可达到200℃,系统平均集热效率达到0.3以上,整个系统表现了良好的高温集热特性。同时,计算也表明当系统工质流量增加时,只要系统增加更多的集热管以增加系统总功率即可满足工质温度达到200℃的设计要求。研究提出的新型简化CPC式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热系统是一种有工业实用前途的太阳能集热器;研究提出的传热模型模拟效果也可以满足一般性工程计算需求。     

Numerical simulation of high‐temperature phase change heat storage system

In this paper, numerical results pertaining to cyclic melting and freezing of an encapsulated phase‐change material (PCM) have been reported. The cyclic nature of the present problem is relevant to latent heat thermal energy storage system used to power solar Brayton engines in space. In particular, a physical and numerical model of the single‐tube phase change heat storage system was developed. A high‐temperature eutectic mixture of LiF‐CaF₂ was used as the PCM and dry air was used as the working fluid. Numerical results were compared with available experimental data. The trends were in close agreement. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 33(1): 32–41, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.10132     

开放式热管中温太阳能空气集热装置的试验研究

设计一种使用简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和新型开放式热管组合的全真空玻璃集热管中温太阳能空气集热装置。每个集热单元包括一个简化CPC集热板,一根全真空玻璃集热管,在玻璃集热管内安装一个铜管和外部的一个蒸汽包连接构成一个开放式热管结构。蒸汽包内安装螺旋换热管加热通过换热管的流动空气工质。分别使用水和CuO纳米流体作为热管工质,以空气作为集热工质,对热管式中温空气集热器的传热特性进行了实验研究。分析了不同工作压力、不同工质及纳米流体质量分数对热管集热传热特性的影响,详细比较了热管水工质和纳米流体工质在集热传热性能上的优劣。试验结果表明:本系统只使用2根玻璃集热管构成集热器,空气最大出口温度在夏天可达到200℃,在冬天可接近160℃,系统平均集热效率达到0.4以上,整个系统表现了良好的中温集热特性。以纳米流体为工质的热管热阻比以水为工质时平均降低了20%左右