低温相变储能单元强化传热特性实验

发布时间：2022-01-03 14:03

　　以石蜡为相变储能材料,开孔泡沫铜为强化传热介质,针对该文研制开发的模块式低温相变储能装置,搭建测试强化传热后的新型矩形腔体-内插U型管储能单元实验平台,实验研究不同热源温度与不同环境温度对储能散热过程与单元性能的影响。结果表明加入泡沫铜后的储能单元内部温差明显减小,温度分布均匀。储能单元换热量显著增大,缩短了储散热时间。在较低热源温度与较高环境温度下,添加泡沫铜对储能单元的储散热更具有优化效果,相对优化率分别达到47.5%和8.3%。 

【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

石蜡DSC曲线

本文实验测试系统如图2所示，系统主要由相变储能装置，加热及水循环系统和数据采集系统组成。加热及水循环系统由恒温水箱、压力泵、流动管路组成，其功能是为相变储能装置提供恒定流量、恒定进口温度的载热流体，实验中以水为载热流体。相变储能装置由6组几何尺寸（矩形）相同的储能单元按照设计间距并列垂直安装于保温壳体中，顶端安装可开启保温盖，底部安装可调节通风面积的合叶插板，尺寸为670 mm×200 mm×680 mm。储能单元底部的换热流体进出口管路按照并联方式与每个储能单元连接，保证每个储能单元的进口温度相同。本文的测试对象为相变储能单元，不但是相变储能装置的基本组成部分，而且是决定储能散热性能的关键。储能单元主要由矩形外壳、储能材料和带有螺纹接头U型不锈钢加热管组成。外壳采用铝片焊接而成，其尺寸为80 mm×160 mm×600 mm，如图3所示。

本文的测试对象为相变储能单元，不但是相变储能装置的基本组成部分，而且是决定储能散热性能的关键。储能单元主要由矩形外壳、储能材料和带有螺纹接头U型不锈钢加热管组成。外壳采用铝片焊接而成，其尺寸为80 mm×160 mm×600 mm，如图3所示。储能材料为相变石蜡，强化传热介质为开孔泡沫铜，形状为带有半圆形槽长方体，尺寸为160 mm×20 mm×440 mm，孔隙率ε为93%，孔密度PPI(pores per linear inch)=10，即1英寸（25.4 mm）长度内孔的数量。在泡沫铜一侧表面上，距160 mm×440 mm截面中心位置处左、右两边各开10 mm直径的半圆形槽，半圆槽与U型加热管管径过盈配合，将其放入单元体中，密封加热管与壳体。采用液体沉浸法，将经过称量、加热熔化后的石蜡倒入单元体中直至完全浸过泡沫铜，凝固后制得填充有泡沫铜-石蜡相变复合材料的储能单元，每个储能单元石蜡填充量相同均为5.5 kg。

【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫金属复合相变材料的制备与性能分析[J]. 盛强,邢玉明,王泽.  化工学报. 2013(10)



本文编号：3566401