相变蓄热球对水箱热分层特性影响的实验研究

相变蓄热技术是提高太阳能利用效率的重要途径之一。本文基于三水合醋酸钠,搭建了一套相变蓄热水箱实验系统,在初始水温为80℃、进水温度为5℃的工况下,测试得到了水箱的热力学特性,并基于水箱内各温度点随无量纲时间的变化,采用填充效率和混合数分析法,分析了相变蓄热水箱的热分层特性。实验结果表明:当水箱温度为80℃时,普通水箱和相变蓄热水箱的能量分别为18. 81 MJ和19. 34 MJ。进口体积流量相同时,相变蓄热球越靠近水箱进口,水箱的热分层效果越好。普通水箱的热分层效果要强于相变蓄热球在第1、2和3层时,但弱于相变蓄热球在第4层时。当进口体积流量为9 L/min、t*=1时,相变蓄热球在第1层和第4层时的填充效率分别为0. 497和0. 581,而普通水箱的填充效率为0. 573。随着进水流量的增大,水箱内混合程度升高,斜温层厚度变大,水箱分层效果下降。当进口体积流量大于7 L/min且相变蓄热球位于底部时,相变蓄热水箱的热分层特性最佳。     

具有相变蓄热材料的储热水箱的热效率研究

储热水箱是太阳能热利用系统中必不可少的部件。本文提出了一种通过加入相变蓄热材料改善储热水箱热分层特性并提高水箱效率的方案,在进口流量为1 L/min、3 L/min、5 L/min、7 L/min和9 L/min工况下,通过实验测得了水箱的热特性。实验结果表明,在3 L/min的进口流量下,水箱热效率最高,并且在流量小于1 L/min和大于7 L/min时,相变蓄热材料的加入能够提高水箱的热效率。     

相变材料太阳能蓄热水箱热特性实验研究

蓄热水箱是太阳能热利用系统中的关键部件之一。为提高太阳能热水系统效率,在蓄热水箱中添加Ba(OH)_2·8H_2O相变材料,在初始水温为80℃、进水温度为5℃的工况下,研究相变材料对蓄热水箱热特性的影响。结果表明:添加相变材料后,蓄热水箱的蓄热量从18.81 MJ提高至19.07 MJ,随着进口体积流量的增大,蓄热水箱混合数先减小后增大,而有效释热率先增大后减小且在3 L/min时达到峰值92.2%。相变材料的加入能够提高蓄热水箱的有效释热率,同时提高水箱的热分层特性,且位置越靠近进口改善效果越好。     

多孔进水结构对蓄热水箱热特性的影响

蓄热技术是太阳能光热利用的重要组成部分,而以水作为蓄热介质的中低温蓄热技术是太阳能热利用系统中的关键技术之一。本文设计了一种新型多孔进口均流器,并在初始水温为70℃、进水温度为10℃,不同进口体积流量(1、2、3、4、5、6 L/min)下,应用理查德森数分析法、混合数分析法及填充效率分析法,与直接进水口结构水箱和三层孔板结构水箱的热特性进行对比实验。结果表明:随着进水流量的增加,直接进水口结构水箱和三层孔板结构水箱的填充效率减小,而均流器结构水箱的填充效率先增大后减小。当进口体积流量为6 L/min时,直接进水口结构水箱、三层孔板结构水箱和均流器结构水箱的理查德森数分别为6、4×10~4和4×10~6,填充效率分别为0.534 93、0.584 93和0.814 05,混合数分别为0.531 54, 0.309 23和0.039 71。表明均流器可以更好地降低水箱内冷热水的混合程度,提高水箱的热分层效率。     

均流结构蓄热水箱热特性的模拟与实验研究

蓄热技术是太阳能光热利用的重要组成部分,而以水作为蓄热介质的中低温蓄热技术是太阳能热利用系统中的关键技术之一。本文提出并设计一种用于提高蓄热水箱热分层特性的新型均流器,在初始水温70℃、进水温度10℃的工况下,测试得到了水箱的热力学特性,并基于ANSYS软件建立该水箱的数学模型,研究结果表明随着进口流量的增大,水箱中斜温层的厚度和混合数(MIX number)先减小后变大,填充效率先变大后减小,而理查森数(Ri)减小,当流量为3 L/min时,水箱的热分层效果最好,效率最高。实验和理论计算表明,该文所设计的均流器对进入水箱的水流具有抑流作用,能有效降低进水速度,减弱了水箱中冷热水的混合程度,使得水箱的斜温度层厚度减小,进而使得水箱的分层效率提高。