梯度泡沫金属强化中温相变储热单元热性能实验研究

发布时间：2024-05-12 19:02

　　热能是全球最大的终端能源利用方式,供热占据全球终端能源消费的50%左右,其中,在工业领域超过74%的热能被以过程热的形式消耗。目前,制约相变储热行业发展的最大问题就在于,商业化相变材料导热系数太低。因此,本文设计了一种平均孔隙率为0.95的梯度泡沫铜,并将孔隙率0.95的均质泡沫金属和梯度泡沫金属分别浸入相变材料己二酸(熔点为153℃)中,组成复合相变材料。基于管壳式换热器概念设计相变储热单元,即换热工质硅油从内管流过,壳体内填充复合相变材料,使得换热工质与复合相变材料中储存的热量进行交换,壳体采用石英玻璃管从而方便观察相变过程。为了对不同相变储热单元热性能的影响进行实验探究和对比,搭建了一套实验室尺度的中温太阳能储热系统。同时,为了确保各个储热单元的实验条件一致,用CFD的方法设计了一个流动分配器,使得通过各个储热单元的换热工质拥有相同的入口温度和流量。评估不同储热单元在充热和放热过程的热性能,而且还探究了不同流量的换热工质对充热性能的影响。本文的主要研究结论如下:(1)实验结果表明,同在相变材料中添加均质泡沫金属相比,不论是充热还是放热过程,梯度泡沫金属都可以有效增加热传递速率,提...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1各国工业能耗统计[5]

梯度泡沫金属强化中温相变储热单元热性能实验研究4第1章绪论1.1课题研究背景能源是世界经济发展的命脉,能源消费的快速增长与经济的快速增长息息相关。随着工业化的进程，人们对能源的需求与日俱增。热能是全球最大的终端能源利用方式，供热占据全球终端能源消费的50%左右，其中，通常一个国家....

图1.2相变材料的相变过程[11]

天通过太阳能聚光器所获得的能量储存起来，以供夜晚或阴雨天使用。储热技术是一种将多余的能量以热、冷或其组合的形式存储在介质中的技术，并在需要时通过能量转换过程直接或间接地进行利用[9]，能够有效地解决太阳能在时间和空间上供需不匹配问题。储热技术主要分为三大类:显热储热、潜热储热和热....

图1.3管壳式储热单元类型（a）圆柱模型（b）单管模型（c）多管模型[12]

梯度泡沫金属强化中温相变储热单元热性能实验研究6近年来，相比于矩形储热单元，这种换热器因其易于同时充/放热的优点而受到广泛关注。壳管式换热器可由单管或多管组成，在管壳式储热单元中，根据相变材料的位置和管的数量又分为三种:圆柱模型、管模型和多管模型，如图1.3所示。在圆柱模型中，相....

图1.4相变强化传热方法列举[13]

硕士学位论文7图1.4相变强化传热方法列举[13]Fig.1.4Enhancedheattransfermethodsofphasechangematerials图1.5提高潜热储热系统热性能的方式分类[14]Fig.1.5Classificationofwaystoimprov....

本文编号：3971757