定型熔盐复合相变材料应用于电制热供暖系统的模拟研究

发布时间：2020-04-23 10:56

【摘要】：近年来,我国可再生能源在整个能源结构中的比重不断提高,尤其是风力发电发展迅速,具有良好的商业开发前景。但近几年存在着严重的弃风限电现象,导致风力发电的利用率低。与此同时,由于北方地区燃煤供暖造成的雾霾等环境问题,政府已出台各种政策逐步淘汰小型燃煤锅炉,因此电能替代燃煤是城市清洁供暖的主要方向之一。针对以上问题,本文分别从复合相变储热材料、列管式储热单元的优化模拟以及单元与系统的耦合关系等方面展开研究。(1)研制了三种中高温复合相变储热材料,由载体材料(二氧化硅和氧化镁)、中高温相变材料(硝酸盐和碳酸盐)和高导热材料(石墨)组成。通过载体微孔结构实现对相变材料的微封装,使得制备的复合相变储热材料可在液相下无泄漏稳定工作。(2)建立了列管式相变储热单元的数学模型,研究分析了换热器排列方式、结构、列管间距、翅片数目对储热单元换热性能的影响。研究结果表明,60°排列换热器的熔化速率要快于90°排列换热器的,这与两种排列方式下的湍动能有关;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。(3)探讨了储热单元与电制热系统的耦合关系,对两种储热系统结构建立数学模型,并建立简单化实验验证模拟结果。模拟结果表明,随着加热温度的升高,相变材料的熔化时间减少;在一定范围内,单纯增加相变材料的厚度不会改善储热效果,相变材料层的厚度应该适中;增加雷诺数可以增强相变材料的换热性能,但会导致进出口压降增大。
【图文】：

能源消费结构

究背景及意义源是人类生存活动的物质基础和社会发展进步的动力，从某种意会的发展离不开能源的开发和利用。但随着经济的快速发展和人民断提高，导致能源的消耗急速增长，以及环境污染的问题日益严重问题已经成为各个国家关注的问题之一。国的能源资源种类较多，总量也较丰富，但人均占有量远远低于世人均常规资源占有量不足，严重限制了我国经济发展。研究调查表消费结构中化石燃料占主要结构，而且未来几十年的能源消费趋势国的能源消费结构主要是以煤炭为主，但煤炭消耗和环境污染是有。根据国家统计局发布《2018 年国民经济和社会发展统计公报》的能源消费结构如图 1-1 所示。

经济性比较,储能,功率和,容量

第 1 章绪论地区燃煤供暖造成的雾霾等环境问题，政府已出台各种政策逐炉，因此电能替代燃煤是城市供暖的主要方向之一。气候原因，风电具有明显的间歇性和波动性，，因此需要利用储阻问题。储能技术主要包括压缩空气储能、飞轮储能、电化学Kousksou T, 2014; Liu C, 2017）。相对于其他储能方式，储热面都具有较大的经济性，如图 1-2 所示（葛延峰, 2015）。因用形式为热能，储热是最优选择。储热技术可以很好地解决能的不匹配问题，极大地促进国内新能源技术的规模化发展。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU832;TB34

【参考文献】