相变蓄热球对水箱热分层特性影响的实验研究

发布时间：2021-06-06 05:09

　　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。 

【文章来源】：制冷学报. 2020,41(02)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

实验系统原理

相变蓄热球在水箱中的位置

当进口体积流量为9 L/min时，相变蓄热球在不同位置时混合数随无量纲时间变化如图5所示。由图5可知，无论相变蓄热球处于何位置，其混合数随无量纲时间的变化趋势均为先减小后增大，这表明无论相变蓄热球处于何位置，水箱内的热分层程度均为先增加后降低。水箱底部的均匀状态被低温进水破坏，导致分层程度增加，但由于进水速度不足以在短时间内置换完箱内全部热水，所以水箱仍表现出明显的分层。随着水箱上层热水逐渐被冷水置换，分层程度减小，水箱内水温又再次趋于一致，混合数随之增大。相变蓄热球在不同位置时混合数的最小值均出现在无量纲时间约为0.1时，而且随着相变蓄热球位置的下降，其混合数逐步减小，即相变蓄热球的位置越靠近水箱入口，对水箱内的热分层效果改善越明显，这是由于相变蓄热球与进口水流进行换热并起到一定的稳流作用，减少了进口水流对水箱内原有热水的扰动，且提高了进水温度。此外，普通水箱的混合数低于相变蓄热球在第1、2和3层时，但高于相变蓄热球在第4层时，当t*=1时，普通水箱的混合数为0.968，而相变蓄热球在第4层时水箱的混合数为0.947。图3 相变蓄热球在第4层时，不同流量下，不同测点温度随无量纲时间变化的曲线

【参考文献】：
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本文编号：3213674