一种太阳能储能装置的模拟计算与实验分析

利用太阳能相变储能技术提出一种新型太阳能储能装置,并搭建该装置的实验测试台,简要分析了该装置的结构和工作原理。将太阳能集热部分与储能一体化设计,在增强换热的同时降低了储能空间,具有良好的蓄放热性能。通过相关实验表明:装置蓄热时间为307 min,储能量为10.64 MJ;将流量为2.2 L/min、温度为33.2℃的冷水充入集热器,放热时长60 min,总出热水量为132 L,放热量为8.43 MJ,整体效率为64.7%。ANSYS模拟及相关实验验证,相变储能单元内部相变材料和装置放热过程中储能单元的温度变化对蓄热一体化集热器的设计具有参考价值。     

相变储能型太阳能多功能系统性能研究

针对真空管式太阳能系统易受环境影响,功能单一的问题,建立一种相变储能型太阳能多功能系统模型,对相变储能集热器进行性能实测,采用TRNSYS软件对多功能系统模拟,分析相变材料和集热器流量对系统性能的影响。得出结论,储热水箱出口温度维持在100℃左右时,能满足供热、供热水需求及制冷系统稳定运行。流体流量2 g/s且填充相变材料进行保温时,集热器达到最佳热效率,系统运行性能最优。相变储能集热器温度缓慢降低,蓄热性能更好,使用时间更长,并且获得较高的集热效率,瞬时效率截距值为0.71。     

太阳能相变蓄热水箱性能实验研究

利用相变材料蓄热是提高太阳能系统效率的重要途径之一。为对比分析含相变材料蓄热水箱的性能,选用三水合乙酸钠,搭建了一套蓄热水箱实验系统,在初始水温为80℃、进水温度为20℃的工况下,对比分析不同进口流量下(2、6和10 L/min)相变蓄热水箱的热特性。实验结果表明:相变蓄热水箱的蓄热量较普通水箱增加了1.4%;随着流量的增加,水箱的混合数先减小后增大,火用效率逐渐降低,相变蓄热水箱的填充效率先增大后减小,且在6 L/min时达到最大值0.905。     

太阳能单罐相变蓄热系统实验测试和数值模拟研究

太阳能的高效利用是解决能源短缺和环境污染问题的主要手段之一。文章基于太阳能相变蓄热系统,建立带有辅助热源的太阳能单罐相变蓄热系统实验台,并利用该实验台对相变材料(融点为48~50℃的石蜡)进行热能存储实验。实验结果表明:加热12 min后,顶层石蜡温度达到140℃以上,并且融化完全;加载完成后,中层石蜡的最高温度为63℃;静置2 h后,储能罐中的石蜡开始放载,最后均匀混合,顶层、中层和底层石蜡的温度均达到42℃。文章在实验结果的基础上,利用Fluent软件对太阳能单罐相变蓄热系统内相变材料(石蜡和熔融盐)的换热过程进行数值模拟,模拟结果表明,在相同时间内,当采用石蜡作为相变材料时,太阳能单罐相变蓄热系统的换热效率较高。     

相变蓄能太阳能热泵系统的蓄热特性研究

将太阳能光热技术、空气源热泵技术以及相变蓄能技术加以整合,研制一套复合型热水制取系统,为建筑热水供给的节能降耗提出一种思路。完成系统的设计及搭建,并在不同控制逻辑下对系统性能进行测试,着重分析相变蓄热材料对蓄热水箱的蓄热特性影响。研究发现布置有相变蓄能材料的蓄热水箱相较无相变蓄能材料的蓄热水箱其持续出热水的时间增加,出热水率提升,温度分层更好,性能得到提升。除此之外,数据显示对流量的控制亦是优化该系统蓄热特性的关键因素。     

一种太阳能相变储能材料蓄放热性能的实验研究

以硬脂酸为太阳能中温相变储能材料,建立了相变蓄热装置蓄放热特性测试实验台,对储能单元含有50%和80%相变材料以及纯水的储能箱分别进行3组放热性能实验测试。结果表明,在放热过程中,储能箱在装有相变材料放热时水温波动比纯水放热时的水温波动大,可在一定时间内维持局部温度不变;在储能箱蓄热水温都达到80℃、冷水以1.2 L/min进入储能箱进行缓慢换热时,储能单元含80%相变材料的放热能力最强,储能单元含50%相变材料的次之,纯水的放热能力最弱;在相同储能空间下,相变材料释放的有效能为水的1.62倍。     

基于圆柱形单元的储热装置放热实验研究

蓄热水箱作为太阳能供暖系统的重要核心设备,其性能直接影响着储能系统的整体运行效率。设计一种基于圆柱形相变单元的相变储热装置,并搭建相变蓄热水箱性能测试平台,通过单一控制变量法得到储热装置放热过程的温度变化曲线。研究表明：对于空间一定的储热装置,在等质量相变材料（PCM）时,相变单元的直径对装置放热速率的影响较大;相变单元之间的间距对装置放热速率的影响较小;当增大换热流体（HTF）的入口流量及降低HTF入口温度时,能大大减少储热装置的放热时间,提高储热装置的整体性能。     

相变蓄热式家用太阳热水系统国外研究进展

综述了国外相变蓄热材料在家用太阳热水系统中的应用研究进展情况;指出相变蓄热材料的应用可以提高系统的集热效率;能量蓄积密度和太阳能保证率。材料的性质（如导热系数、熔点、比热容,相变潜热、密度等）、设计参数（蓄热材料的体积、换热管的数量和位置）以及材料的包装方式（形状和大小）影响系统性能（包括效率、出水温度、热水可用时间、热损及蓄放热速率）。     

太阳能蓄热分层水箱数值模拟优化分析

蓄热水箱能够存储和调配能量。将蓄热水箱应用到太阳能热水系统中,可以弥补太阳能的不稳定性和不连续性,有效地提高太阳能热水系统的热利用率。文章基于小型太阳能热水系统,建立蓄热水箱物理模型,应用Fluent软件模拟分析了各个工况下蓄热水箱的温度分层情况,从而寻求较优的温度分层。分析结果表明:当热水入口质量流量小于2.8 kg/s时,蓄热水箱的温度分层比较明显;当热水入口质量流量大于2.8 kg/s时,随着热水入口质量流量逐渐增大,蓄热水箱温度分层越来越不明显;热水入口温度与水箱初始温度对于蓄热水箱温度分层影响不大;当热水入口质量流量为2.8 kg/s时,存在最佳热水入口直径(9 mm),此时蓄热水箱冷、热水不发生混合,蓄热水箱的热利用率较高。     

相变蓄热水箱的设计与运行特性研究

以肉豆蔻酸/膨胀石墨作为储热相变材料,分析肉豆蔻酸/膨胀石墨应用于水箱蓄热的可行性,计算出相变蓄热水箱临界取热温差为103.1℃,研制一种具有均流结构的相变蓄热水箱,并在此基础上设计一套用于测试相变蓄热水箱运行特性的实验系统。实验研究不同蓄热温度、储热单元数量和水箱内不同流速下相变蓄热水箱的蓄/放热特性。研究结果表明:融化过程中,较大的温差能加快相变材料的蓄热速率;在凝固过程中,为使储热单元热量释放出最多的可利用热量,水箱内水流速率取0.012m/s较适宜;相变单元可有效降低水箱内热水温度的下降速率,在包含150L蓄热介质的水箱中,取热温差为30℃,流量为3.3L/min的情况下,当蓄热单元占用水箱体积9.84%时,可比相同体积常规蓄热水箱多提供20%温度不低于40℃的热水。