螺旋盘管式相变储热单元储热性能

以石蜡作为相变材料,制作了内通流体螺旋盘管结构的相变储热单元。在对储热单元储热过程进行传热分析的基础上,利用实验手段对储热单元在不同工况下的储热性能进行了研究。通过对其储热过程中相变材料相变过程的分析,提出储热器设计的优化方案。利用实验数据得到其准则关联式,为其在工程中的应用提供了依据。     

加热方向对方腔内相变石蜡储热性能影响研究

为探究方腔内相变石蜡的储热性能,基于等效热容法和Boussinesq假设,建立相变石蜡融化储热计算模型,并针对加热方向及约束形式等因素对相变石蜡的储热性能的影响进行研究,并开展相变石蜡融化试验,验证计算模型的正确性。结果表明：相变石蜡融化储热过程是由热传导和自然对流传热综合决定的,其中自然对流传热在相变石蜡融化储热过程中起着极为显著的促进作用;不同加热方向下,相变石蜡表现出截然不同的融化储热效率,其中顶、底、侧边单独加热下的自然对流传热效应依次使储热效率提升了0.01,27.9和13.1倍,即底部热源的储热效率最高;在四面加热下,固相因无约束而下沉至底部,并抑制底部热壁面的自然对流传热效应,此时顶、底、侧热壁面的储热贡献率分别为17.3%,37.3%和22.7%;当固相运动被预埋热电偶等因素限制时,将形成钟型融化前缘,该形态包含了各热壁面单独加热下的融化储热特征,此时顶、底、侧热壁面的储热贡献率分别为19.2%,29.8%和25.5%。     

太阳能热发电储热材料研究进展

综述了太阳能热发电储热材料研究进展.分别介绍了浇注料、混凝土储热材料、液态显热储热、硝酸盐叠层相变储热、金属相变储热和氨热化学反应储热材料,分析了它们各自的优缺点,并展望了太阳能热发电储热材料的发展前景.     

高温相变胶囊梯级储热系统实验研究北大核心CSCD

中高温相变储热及再利用的方式是低碳经济与工业生产的有效手段。为了更高效地实现工业高温废热的利用,本工作设计搭建并测试了一套高温相变胶囊梯级储热系统,采用了两种不同相变温度的多元碳酸盐材料作为储热材料,对换热工质空气的不同进口温度和进口流量的储放热过程进行了实验研究,研究内容主要包括储热罐中的温度变化、储热量以及储放热过程完成时间。实验结果表明在进口温度为500℃的工况下,系统的储热量可以达到30000 kJ,系统进口流量的提高会缩短储热时间,对系统总储热量影响较小,并分析了不同工况下储热罐体内相变材料平均液相率对系统总储热量的影响。同时测试发现系统中设置的空气预热器使得系统的高温尾气与常温进气进行热量交换,可以有效实现高温尾气的余热利用。相变实验的研究结果为高温相变储热技术的实际应用提供了系统运行参数的影响规律和优化准则,具有很高的参考价值。     

列管式相变储热单元的优化模拟CSCD

列管式换热器具有结构牢固、传热面积大、材料使用适应性强等优点,是相变储热领域应用较为广泛的一种换热器。但由于大部分相变材料热导率偏低,导致换热器的换热性能较差,因此提高相变储热器的储热效率,是目前国内外研究的热点。本工作对列管式相变储热单元进行了二维非稳态模拟优化,研究了换热器结构、翅片数目及中心距3种参数对储热性能的影响,并探讨了熔化过程中相变材料的温度和液相率变化趋势。研究结果表明,与圆形换热器结构相比,正方形换热器储热性能更优;相比于无翅片的储热换热器,添加翅片后储热性能得到显著提升,相变材料熔化时间缩短66％;对中心距而言,在一定范围内,随中心距减小进出口降压增大,但储热性能相应提高。     

雪花型翅片提高相变储热单元储/放热性能

相变储热技术能够很好地解决可再生能源在利用过程中的波动性和不稳定问题。然而,现有可供选择的相变材料均存在热导率低这一致命缺陷,导致储/放热速率十分缓慢,严重制约了其实际工业应用。为此,本文基于雪花晶体的分形结构,提出了一种新型翅片结构来提高填充了相变材料的潜热储存单元储/放速率。针对该单元储/放热过程进行了全三维多场耦合数值模拟研究,结果表明,在同一换热流体流动条件下,与具有相同体积的纵向翅片相比,雪花型翅片能够显著提高潜热储存单元的传热速率和温度均匀性,完全熔化/凝固时间可分别缩短26.87%和32.01%;尽管储热单元的储/放热速率均得到了大幅度提升,但是液态相变材料最大速度的积分平均值在储热过程中降低了26.83%,而在放热过程中提高了18.00%。     

石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料的研究

以膨胀石墨为基体,石蜡为相变储热介质,利用膨胀石墨对石蜡良好的吸附性能,制备出了石蜡／膨胀 石墨复合相变储热材料。由于毛细作用力和表面张力的作用,石蜡在固-液相变时,很难从膨胀石墨的微孔中渗 透出来。实验结果表明,石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料没有改变膨胀石墨的结构和石蜡的固-液相变温度, 且其结合了石墨高的导热系数和石蜡大的相变潜热,因而储热密度较高,导热性能好。其相变潜热与对应质量 分率下的石蜡相当,储/放热时间比石蜡明显减少。     

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。     

含碳二元系相变储热材料储热性能分析选择北大核心CSCD

相变储热技术与聚光太阳能发电技术相结合可以提高太阳能的利用率,减缓化石燃料燃烧带来的环境压力。本文通过分析相变储热材料的选择标准,对筛选出具有研究价值的含碳二元系相变储热材料的性能特别是热物理性能进行分析。研究发现,硅、硼、铝、铬、铁单质材料与碳元素形成的二元化合物或固溶体具有较高的熔点,形成的含碳二元系相变储热材料在高温相变储热领域应用前景广阔。在含碳二元系相变储热材料中,Fe-C二元合金可满足高温相变储热系统1100~1500℃的相变储热要求,当合金为含碳4.3%的Fe-C共晶成分时,Fe-C二元合金的相变潜热理论值为611 kJ/kg,热导率约为(40±16)W/(m·K),相变温度为1148℃,具有相对其他合金成分更为优异的综合储热性能可用于聚光太阳能热发电系统储热。     

相变储热预热式热泵热水器节能特性分析

从理论角度对相变储热式热泵热水器的节能效益进行分析.相变储热式热泵热水器将相变储能技术与热泵技术相结合,减小压缩机的功率消耗,结果表明由于分段加热及逆向换热方式,与常规热泵热水器相比,降低了加热过程中的传热温差及系统的平均冷凝压力,提高了系统的能效比,且储热阶段储热时间对系统能效比也有一定影响,储热式热泵热水器的研究为该项技术的推广应用奠定了良好基础.     

肋片增强式梯级相变储热系统放热特性的三维数值

梯级相变储热技术已被证明是解决相变材料导热性能差的重要方法。已有的关于梯级相变储热系统的数值研究通常是基于一维或二维数学模型完成的,大部分的研究聚焦于系统的储热过程。本工作设计了一种肋片增强型三管式梯级相变储能系统,并建立了三维数值模型。然后研究了系统放热过程中各级PCM的性能变化规律,探究了传热流体进口温度和PCM初始温度对系统放热速率的影响规律。结果表明,在放热过程中,各级PCM相变不会同时发生,受到储热材料的相变温度和潜热的影响最大。传热流体进口流速的增大会提高相变材料的放热速率,但随着流速的进一步增加,放热速率的提高程度明显减弱。相变材料的初始温度对显热放热过程具有一定的影响,但对于潜热放热阶段影响较小。     

套管式相变储热单元储热换热性能的研究

基于石蜡相变材料,对同心套管式相变储热单元的融化过程进行了二维非稳态数值研究。在考虑自然对流的前提下,对比了内传热管和外传热管储热单元的换热特性,得到了相变材料的温度场分布、流线图和相变界面位置随时间的变化规律,并研究了史蒂芬数、瑞利数对储热换热性能的影响。结果表明,在融化相同体积相变材料前提下,外传热管储热单元可以缩短60.7%的融化时间,换热特性明显优于内传热管式储热单元,这对与变储热装置的优化设计提供参考依据。     

储热混凝土单元设计与储热模拟

设计两种储热结构单元,采用ansys动态模拟方法模拟了在储热过程中储热单元温度最低点温度与时间的关系。研究发现：热导率越大储热速度越快,把钢管由平行排列改为三角错排,储热单元截面则由正方形变为正六边形,面积保持不变,传热性能有所提高;在混凝土中加入5％石墨片强化传热,等效热导率提高了4．7倍,与加5％石墨粉的混凝土相比,等效热导率提高了一倍。     

组合相变材料柱状储热单元的储热特性实验研究

主要研究由硬脂酸,切片石蜡和月桂酸三种相变材料组合的圆柱储热单元的储热特性,测试结果表明,与单一相变材料的储热单元相比,组合相变材料的付热单元的储热速率明显提高。     

组合相变材料储热的实验研究

分析了在同一储热系统中采用两种或两种以上相变材料的特点,介绍了用于组合相变材料储热研究的实验装置,给出了四种相变材料水平柱状储热单元储热系统的初步测试结果,并对其进行了讨论。     

相变储热预热式热泵热水器系统性能研究

对集储热、预热与放热于一体的相变储热预热式热泵热水器系统的工作性能进行了研究,并对储、放热过程中相变材料、制冷介质的温度变化及压缩机的功耗情况进行了分析,该储热式热泵热水器系统采用分段加热,利用储能材料对水的预热作用,减小水与系统工作介质之间的换热温差,降低压缩机的功率消耗,使系统COP提高,若储热阶段结合谷电的应用,系统节能效果将更加显著,该试验研究为此类热泵热水器的理论模拟及性能优化奠定了基础.     

Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料制备与性能北大核心CSCD

为循环利用工业固体废弃物,降低储热系统成本,以工业固废电石渣替代传统骨架材料,采用冷压烧结法创新制备7种不同配比的Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料,利用差示扫描量热法、恒速增压法、电子显微法、高温热冲击法、X射线衍射法、红外吸收光谱法等方法研究其储热性能、力学性能、微观结构、热循环稳定性和化学兼容性。结果表明,电石渣与碳酸钠结合可形成性能优异的复合相变储热材料;电石渣与碳酸钠质量比为52.5∶47.5时制备的复合相变储热材料(NC5)综合性能最佳,储热密度在100~900℃内达到993 J/g,抗压强度达到22.02 MPa,最高导热系数为0.62 W/(m·K);样品NC5中不同组分均匀分布,组分间具有良好的兼容性;样品NC5经100次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能,可为固废资源化利用和低成本储热材料研发提供技术支持。     

储热技术研究进展与展望

储热技术在解决可再生能源间歇性问题和提高能源利用效率等方面发挥着重要作用。本文针对储热技术的研究进展,分别从材料、装置、系统、政策干预等方面进行了综述。针对储热材料的性能提升,本文对构建复合型储热材料的配方研究、材料特性的微观模拟研究,及其相关的制备技术进行了总结。此外,随着高温熔融盐储热材料在光热发电系统中的广泛应用,本文对其产生的高温腐蚀行为与腐蚀防护技术进行了概述。储热装置方面,本文重点介绍了板式、填充床式和管壳式储热单元的强化传热方法。储热系统与应用方面,本文对基于相变储热和热管理、热化学储热、液态空气储能的应用研究进行了概述。最后,储热技术的发展离不开适当的政策干预,因此本文对不同国家针对储热技术制定的相关政策进行了报道。     

石蜡高岭土相变储热材料的制备及表征

为克服太阳能不连续与不稳定引起的建筑物室内温度波动的现象,文章以石蜡与高岭土为试验原料,制备一种用于建筑墙体隔热保温的新型高岭土基相变储热材料。采用XRD,SEM,FTIR和DSC测试方法研究了相变储热材料的结构与性能。结果表明：高岭土具有良好的吸附性能,能物理吸附大量的石蜡至其孔隙结构;石蜡高岭土相变储热材料的熔融和冷凝温度分别为27.5,25.3℃,熔融和冷凝相变潜热值分别为33.5,32.9J/g;服役期间,石蜡未从储热材料中泄露,也未与高岭土化学键合;经1 000次循环试验后,储热材料的相变温度与相变潜热值变化不显著。高岭土优异的吸附能力赋予了该储热材料优异的吸储热能力。高岭土与石蜡较好的物理化学相容性使储热材料具有优良的化学稳定性。     

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。