基于PCM射流破碎的直接式蓄热系统设计与实验研究

发布时间：2020-08-13 01:33

【摘要】：蓄热技术解决了热能应用过程中的间歇性与波动性问题,是保障系统稳定运行的重要措施。直接接触式蓄热技术具有储热速度快、换热效率高等优点,是蓄热领域的研究热点之一。本论文通过对直接接触式蓄热的应用案例及应用政策进行研究,明确了直接接触式蓄热的应用技术:移动式供热系统在瑞典、德国等国已投入使用,回收利用余热资源为附近居民提供用热服务。在我国,移动式供热系统发展了试点项目。进一步通过查阅并分析余热回收利用政策、相关道路运输规范得出结论:关于移动式供热技术的财政补贴政策还未明确;关于移动式供热车的特殊道路运输规定尚有缺乏。然而初步的政策支持,已表明了直接接触式蓄热在我国供热领域的商业化潜力。因此本文针对直接接触式蓄热技术在蓄热过程中存在的换热工质流动阻碍的问题,创新性提出将熔融储热材料射流进换热工质内,破碎形成颗粒化浮床换热的方法。开展了熔融PCM射流破碎形态的实验研究并取得了以下研究成果:设计并搭建了熔融PCM射流破碎实验台,包括热源侧、熔融材料储备及喷射系统、射流破碎发生装置、形貌特征捕捉系统四部分,并对各部分所用实验设备进行了设计选型;对实验所筛选的材料三水合醋酸钠和KS-QC310热传导液进行了说明和热物性参数介绍;对重要设备如喷嘴、工质泵等进行了说明,并对测量设备进行了标定工作。运用高速摄像系统拍摄了熔融PCM射流破碎形貌图,并对不同阶段内的射流表面形变情况进行了描述。掌握了一定条件下,改变不同射流参数对两个宏观特征参数破碎长度L_P、破碎锥角β的变化规律:增加喷射压力,减小喷嘴直径,降低PCM温度都会使射流破碎长度L_P减小,破碎锥角β增大,更有利于射流破碎的发生。在实验条件下,熔融PCM的粘度、表面张力系数、流体间的相互作用是影响射流破碎的重要因素;射流破碎形态良好,为后续开展直接接触式蓄热过程中颗粒化浮床换热模式提供了研究依据。
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU83
【图文】：

图 1.1 直接接触式蓄放热原理图触式蓄热与传统的间接接触式蓄热相比,蓄热器内省去了金属热材料与换热工质流体直接混合,形成受迫对流换热，不仅简低了蓄热器的制造工艺难度和成本,同时增大了换热空间和换热量。由于直接接触式蓄热技术具有以上优点，国内外学者。王维龙等人[10]通过实验对比了直接接触式和间接接触式蓄似相同的实验条件下，直接接触式蓄热时间比间接接触式蓄。而放热时间由于导热油流速相差较大没有进行比较。Nomu油流速和进口温度可以提高蓄热器蓄热效率，同时下部蓄热率的影响有待进一步研究。郭少朋等人[12]利用二维模型对直料熔化过程进行了模拟研究，提出了进一步缩短蓄热时间的有式蓄热器的国内外研究现状

蓄热器内温度测点分布图

- 7 -图 1.3 蓄热局部温度变化图[11]3 为蓄热局部温度变化图：当导热油流速为 3.5 L/min 时，蓄热如下：①开始时，材料温度由 363K 迅速升高，T1最先到达了，随后 Tout、T5也相继到达了熔点，这表明容器中已经形成了过 103s 后，除 T3外各测点处材料的温度上升速度一致变缓，4×达熔点并突然升高，这可能是由于此处导热油流道刚刚形成后，各测点温度突然开始一致升高此时放热过程结束。材料熔化段分别对应了固态 PCM 的显热蓄热阶段、潜热阶段和液态 PCM

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本文编号：2791320