基于球形封装的相变储热供暖装置蓄释热性能的研究
发布时间：2021-09-04 08:48
随着社会经济的飞速发展,能源供不应求以及环境污染成为全世界的社会性问题。利用太阳能等清洁能源替代不可再生能源可以减缓能源紧张及环境污染等问题。开发和使用太阳能,必须解决其间歇性和不可靠的问题。PCM是一种具有潜在储热能力的储热材料,其蓄热密度大、储放热恒温,将其封装起来,再与原始水箱结合到一起组成复合式相变储热水箱,既能增加蓄热量又能延长供暖时间,将其应用到太阳能采暖系统可以明显地解决太阳能间歇性和不可靠的难题,所以如何提高储热装置的蓄释热性能成为太阳能采暖领域的研究重点。本文将复合无机盐氯化钙作为PCM,封装于光滑球形相变单元中。为了避免PCM相变“死区”的出现,对传统储热装置进行改进,设计了一种下进上出流水方式且内部放置隔层板的新型球式相变储热装置,并搭建了性能测试平台以测试其在多种工况下的蓄释热性能,得到了蓄释热过程中水箱内不同层蓄热球内PCM温度以及HTF温度随时间的变化曲线,发现储热水箱HTF下进上出的结构以及隔层板的加入使得其蓄热过程中水箱内温度分布比较均匀;使其释热过程中储热装置内温度分层较好,保证了热水源源不断从出口流出。另外,还得到了不同进水温度和进水流量时储热水箱的...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于相变蓄热箱的太阳能供暖原理图
内蒙古科技大学硕士学位论文-10-户取暖的相变储热装置，需采用低温类相变材料，其低温类相变材料又可分为无机类和有机类，有机类PCM无过冷与相分离现象，价格便宜、侵蚀性孝性能稳定，但密度孝热导率比较低，传热效率差。无机类相变材料储能密度和潜热大，热导率高，但相变过程中存在过冷现象，其相分离现象也影响了PCM的使用寿命。无机类相变储能材料拥有极大的发展前景，它具有比较大的相变潜热值，且在蓄放热过程中的潜热阶段温度变化相对平稳，因此，它能在工业余热和废热的回收与利用以及太阳能取暖系统中发挥很大的作用。但是，其也具有过冷现象和相分离现象，且在相变过程中体积变化大，侵蚀性强和传热能力差等缺点，所以在现实生产应用以及推广过程中遇到很多困难。随着当代节能行业的不断发展进步，国内外已有很多专家学者试图把不同比例的成核剂和高导热添加剂加入无机类PCM内，研发出了很多高性能的复合PCM。本文将皇明（山东）有限公司提供的主材为氯化钙的无机复合相变材料作为蓄热材料，它具有很大的相变潜热，为了保证后面数值模拟的准确性，对其主要热物性参数进行了实验测试。2.2相变储热材料热物性测试PCM的热物性参数包括密度、相变温度、溶解热、比热容和热导率等。2.2.1PCM密度确定将100ml的PCM熔化液态后倒入烧杯，利用电子天平去皮后秤得质量约为162g，如图2.2所示，经过计算得到PCM密度为1620kg/m3。图2.2PCM质量
差式扫描量热仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形及楔形装置蓄热性能的对比实验研究[J]. 胡志培,李安桂,高然. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]组合相变材料强化固液相变传热可视化实验[J]. 王慧儒,刘振宇,姚元鹏,吴慧英. 化工学报. 2019(04)
[3]环形管填充金属泡沫强化相变蓄热可视化实验[J]. 韦攀,喻家帮,郭增旭,杨肖虎,何雅玲. 化工学报. 2019(03)
[4]内翅式太阳能球形胶囊传热特性的模拟研究[J]. 毛前军,郑婷. 科学技术与工程. 2018(03)
[5]不同结构储热水箱分层特性的实验研究[J]. 黄震,王子龙,张华,黄华杰. 化工进展. 2018(01)
[6]Thermal performances of non-equidistant helical-coil phase change accumulator for latent heat storage[J]. ZHANG GaoWei,HU Peng,LIU MingHou. Science China（Technological Sciences）. 2017(05)
[7]翅片管外相变材料熔化过程的数值模拟[J]. 宋新南,柯彬彬,耿亚峰,朱秋烨. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(01)
[8]复合蓄热式水箱的设计及蓄放热研究[J]. 华维三,章学来,丁锦宏,刘锋. 建筑节能. 2016(11)
[9]组合式高温相变蓄热器蓄热过程的数值模拟[J]. 任红霞,孙坤坤,崔海亭,李宁,赵华丽. 可再生能源. 2016(01)
[10]相变材料在含翅片球形容器内的约束熔化传热过程[J]. 朱子钦,肖胜蓝,施松鹤,范利武,陆海,俞自涛. 科学通报. 2015(12)
博士论文
[1]潜热蓄热相变过程换热强化研究[D]. 杨佳霖.华北电力大学(北京) 2016
硕士论文
[1]基于球形封装的相变储热供暖装置性能研究[D]. 程西送.内蒙古科技大学 2019
[2]高性能板状相变储能模块设计及性能研究[D]. 刘孟然.北京石油化工学院 2018
[3]冰球式蓄冷系统相变换热过程的数值模拟优化[D]. 张鲁燕.北京建筑大学 2018
[4]倾斜矩形腔体内相变材料接触熔化研究[D]. 卢一杭.东华大学 2017
[5]太阳能供暖系统中相变蓄热器热性能研究[D]. 周慧涛.河北科技大学 2014
[6]泡沫镍对相变过程及单元管热性能影响的模拟研究[D]. 宗肖.青岛科技大学 2014
[7]太阳能低温地板辐射采暖系统的研究[D]. 卢奇.南京理工大学 2013
[8]套管式蓄热器热性能数值模拟及实验研究[D]. 王亮.河北科技大学 2012
[9]相变蓄热在太阳能热泵供热系统中的应用研究[D]. 白剑.太原理工大学 2012
[10]蓄热式换热器蓄热体强化传热的研究[D]. 封红燕.华南理工大学 2012
本文编号：3382955
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于相变蓄热箱的太阳能供暖原理图
内蒙古科技大学硕士学位论文-10-户取暖的相变储热装置，需采用低温类相变材料，其低温类相变材料又可分为无机类和有机类，有机类PCM无过冷与相分离现象，价格便宜、侵蚀性孝性能稳定，但密度孝热导率比较低，传热效率差。无机类相变材料储能密度和潜热大，热导率高，但相变过程中存在过冷现象，其相分离现象也影响了PCM的使用寿命。无机类相变储能材料拥有极大的发展前景，它具有比较大的相变潜热值，且在蓄放热过程中的潜热阶段温度变化相对平稳，因此，它能在工业余热和废热的回收与利用以及太阳能取暖系统中发挥很大的作用。但是，其也具有过冷现象和相分离现象，且在相变过程中体积变化大，侵蚀性强和传热能力差等缺点，所以在现实生产应用以及推广过程中遇到很多困难。随着当代节能行业的不断发展进步，国内外已有很多专家学者试图把不同比例的成核剂和高导热添加剂加入无机类PCM内，研发出了很多高性能的复合PCM。本文将皇明（山东）有限公司提供的主材为氯化钙的无机复合相变材料作为蓄热材料，它具有很大的相变潜热，为了保证后面数值模拟的准确性，对其主要热物性参数进行了实验测试。2.2相变储热材料热物性测试PCM的热物性参数包括密度、相变温度、溶解热、比热容和热导率等。2.2.1PCM密度确定将100ml的PCM熔化液态后倒入烧杯，利用电子天平去皮后秤得质量约为162g，如图2.2所示，经过计算得到PCM密度为1620kg/m3。图2.2PCM质量
差式扫描量热仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形及楔形装置蓄热性能的对比实验研究[J]. 胡志培,李安桂,高然. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]组合相变材料强化固液相变传热可视化实验[J]. 王慧儒,刘振宇,姚元鹏,吴慧英. 化工学报. 2019(04)
[3]环形管填充金属泡沫强化相变蓄热可视化实验[J]. 韦攀,喻家帮,郭增旭,杨肖虎,何雅玲. 化工学报. 2019(03)
[4]内翅式太阳能球形胶囊传热特性的模拟研究[J]. 毛前军,郑婷. 科学技术与工程. 2018(03)
[5]不同结构储热水箱分层特性的实验研究[J]. 黄震,王子龙,张华,黄华杰. 化工进展. 2018(01)
[6]Thermal performances of non-equidistant helical-coil phase change accumulator for latent heat storage[J]. ZHANG GaoWei,HU Peng,LIU MingHou. Science China（Technological Sciences）. 2017(05)
[7]翅片管外相变材料熔化过程的数值模拟[J]. 宋新南,柯彬彬,耿亚峰,朱秋烨. 江苏大学学报(自然科学版). 2017(01)
[8]复合蓄热式水箱的设计及蓄放热研究[J]. 华维三,章学来,丁锦宏,刘锋. 建筑节能. 2016(11)
[9]组合式高温相变蓄热器蓄热过程的数值模拟[J]. 任红霞,孙坤坤,崔海亭,李宁,赵华丽. 可再生能源. 2016(01)
[10]相变材料在含翅片球形容器内的约束熔化传热过程[J]. 朱子钦,肖胜蓝,施松鹤,范利武,陆海,俞自涛. 科学通报. 2015(12)
博士论文
[1]潜热蓄热相变过程换热强化研究[D]. 杨佳霖.华北电力大学(北京) 2016
硕士论文
[1]基于球形封装的相变储热供暖装置性能研究[D]. 程西送.内蒙古科技大学 2019
[2]高性能板状相变储能模块设计及性能研究[D]. 刘孟然.北京石油化工学院 2018
[3]冰球式蓄冷系统相变换热过程的数值模拟优化[D]. 张鲁燕.北京建筑大学 2018
[4]倾斜矩形腔体内相变材料接触熔化研究[D]. 卢一杭.东华大学 2017
[5]太阳能供暖系统中相变蓄热器热性能研究[D]. 周慧涛.河北科技大学 2014
[6]泡沫镍对相变过程及单元管热性能影响的模拟研究[D]. 宗肖.青岛科技大学 2014
[7]太阳能低温地板辐射采暖系统的研究[D]. 卢奇.南京理工大学 2013
[8]套管式蓄热器热性能数值模拟及实验研究[D]. 王亮.河北科技大学 2012
[9]相变蓄热在太阳能热泵供热系统中的应用研究[D]. 白剑.太原理工大学 2012
[10]蓄热式换热器蓄热体强化传热的研究[D]. 封红燕.华南理工大学 2012
本文编号：3382955
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3382955.html
