折流板式相变蓄热水箱蓄放热特性研究

发布时间：2017-11-13 18:30

  本文关键词：折流板式相变蓄热水箱蓄放热特性研究

  更多相关文章： 相变蓄热 单一温度相变法模型 误差分析 蓄放热特性模拟

【摘要】：随着能源紧张,环境污染问题加剧,太阳能作为无污染的清洁能源,已然成为了当今研究的新热点。而太阳能用于供暖时,常常需要庞大的水箱来蓄存热量,以克服太阳能资源时空分布不均匀,能量密度低等缺点,即使如此,仍然存在集热与负荷需求时间不匹配,蓄热水箱占地过大等问题;寻求一种新的蓄热方式亦或蓄热材料来克服这些问题,已经成为了太阳能供热领域的研究新方向。相变材料是一种具有潜热蓄热能力的蓄热材料,温度达到相变温度时,相变材料蓄热量迅速提升,且自身温度不变,设想在蓄热水箱中按一定结构加入封装相变体,则能够有效提高水箱单位体积蓄热量,保持水箱水体温度稳定,延长供热时间。本研究首先搭建了一套多用途的能源复合式利用系统,通过多种因素对比选择了50℃石蜡作为相变材料,并将相变材料利用不锈钢封装为板片形式,在水箱内部以折流结构固定,以增加流体在水箱内的换热时间与换热面积。然后通过实验研究相变水箱蓄放热特性,以2kW功率电加热器对相变水箱加热,研究不同流量与板间距对其蓄热能力的影响,发现流量对蓄热能力影响较小,板间距较小时阻力较大,过大时相变材料填充率低,对比发现3cm板间距水箱具有较优的蓄热特性;放热时采用300m3/h风量风机盘管作为末端,填充相变材料的水箱放热时长较普通水箱放热时长至少延长1h,且流量越小放热时间越长,流量过大,相变材料温降相对水体温降将出现延迟。实验研究后建立了单一温度相变法模型,利用MATLAB编译后与实验数据进行对比,对比发现实验值与模拟值在蓄热工况下误差为±5%之内,放热时也均位于±10%之中,具有较高的准确性。最后利用数学模型以恒定进水温度为基础,以相变比、出水温度、蓄放热量与蓄放热强度为评价依据,对相变水箱进行了模拟研究,研究发现相变板厚度越小,蓄放热强度越大,维持水箱温度的能力也越强;流速越小,蓄放热时间越长,换热越充分,且随着流速增大,流速对蓄放热的影响逐渐减小;进水温度越低,完全相变时长越长,但随着温度增大,温度对蓄热特性的影响逐渐较小,蓄热能力差别逐渐缩小,放热时反之;随着相变潜热增大,放热时长与之成比例增大,所以当造价区别不大,可选择潜热值大的材料作为相变封装材料,以提高放热强度,延长放热时间。最终基于Visual Stadio平台编写了一套具有可视化界面的计算软件,用以设计参考。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83;TK513.5

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曲世琳;杨利香;彭莉;胡甲国;;太阳能相变蓄热双水箱热泵自控系统性能[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2014年01期

2 崔海亭;刘凤青;朱金达;刘威;;高孔隙率泡沫金属对相变蓄热的强化研究[J];河北科技大学学报;2010年02期

3 王登甲;刘艳峰;;太阳能热水采暖蓄热水箱温度分层分析[J];建筑热能通风空调;2010年01期

4 张正国;龙娜;方晓明;;石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料的性能研究[J];功能材料;2009年08期

5 彭冬华;陈振乾;施明恒;;泡沫金属内相变材料融化传热过程的数值模拟[J];工程热物理学报;2009年06期

6 肖伟;王馨;张群力;狄洪发;张寅平;;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[J];太阳能学报;2008年11期

7 罗刚;彭三兵;付祥钊;;一种新型水箱温度分层的相关特性研究[J];建设科技;2008年10期

8 袁艳平;吉洪湖;杜雁霞;;相变储能单元融化过程的传热强化[J];南京航空航天大学学报;2008年02期

9 何叶从;周杰;王厚华;谭敏;;相变墙房间传热特性研究[J];太阳能学报;2007年10期

10 于瑾;梁若冰;杨景利;冯国会;王星;;太阳能——相变墙一体化技术的可行性研究[J];建筑节能;2007年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 孙峙峰;徐飞;;太阳能供热供暖系统季节蓄热水箱的计算机模拟分析[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李志永;太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究[D];北京工业大学;2011年

2 王永川;相变储热热泵热水器及其关键技术研究[D];浙江大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 周慧涛;太阳能供暖系统中相变蓄热器热性能研究[D];河北科技大学;2014年

2 周楚;相变蓄热在热泵空调系统中的应用研究[D];天津商业大学;2014年

3 刘泛函;相变蓄热罐的模拟与优化[D];昆明理工大学;2013年

4 胡凌霄;太阳能热水系统中相变蓄热模拟与设计[D];东华大学;2010年

5 张颖;太阳能热水供暖PCM蓄放热装置热工特性研究[D];大连理工大学;2009年

6 段瑞芳;太阳集热器热性能测试系统的研发[D];华中科技大学;2006年

，

本文编号：1181883