球形高温定形复合相变材料填充床蓄热器蓄热性能的实验分析

文章以球形硅铝合金/粉煤灰基高温定形复合相变材料为蓄热单元,设计制作了填充床式高温(600~800℃)蓄热器,并通过高温空气流动实验台对该蓄热器的蓄热性能进行实验分析。实验结果表明:受蓄热器热损失的影响,在蓄热过程中,空气和蓄热球始终存在温差;蓄热器空气进口处温度从610℃提高至650℃时,其蓄热速率提高了335.1%,蓄热效率增加了21.3%;空气的质量流量从140 kg/h增加至260 kg/h时,蓄热器的蓄热速率增加了84.5%,蓄热效率降低了4.9%,因此,研究该类蓄热器时,空气质量流量的选择应综合考虑蓄热器的蓄热速率和蓄热效率;蓄热器空气进口处温度是影响其蓄热性能的主要因素,提高蓄热器空气进口处温度可同时提升蓄热器的蓄热速率和蓄热效率。根据本实验结果可为更好优化填充床式高温蓄热器提供参考。

下降管蓄热器中沙漠砂流动性数值分析

根据沙漠砂在下降管蓄热器进行热能存储的工作原理,设计制作下降管蓄热器实验装置,对沙漠砂作为显热蓄热介质与空气对流实现热交换的流动性进行研究;应用ANSYS Fluent离散相模型,对粒径为0.18~0.25 mm的沙漠砂在下降管中与空气对流的流动状态进行数值仿真分析。结果表明,当空气流速为0.60~0.80 m/s时,沙漠砂在下降管主体部分达到受力平衡,气固两相流呈现均匀混合的稳定状态,砂粒匀速降落,分布均匀性最好。

球形高温复合定形相变材料性能及干压成型工艺的设计与研究

以粉煤灰为基体材料、Al-Si合金粉为相变介质,采用干压成型及混合烧结法制备直径为15 mm的球形高温定形复合相变材料,设计并研究了三种施压方式(直接法、阶段法、自然法)以及成型压力对相变材料性能的影响。研究表明:成型过程中升压速率越快,材料的致密均匀性越差,甚至产生加工硬化的现象;保压时间越长致密度越高,缓慢升压而不保压则致密度偏低;成型压力越大材料越致密,力学性能越好。材料的致密度与其相变潜热呈反向关系,这与合金粉在烧结过程中的破裂情况、自身氧化以及与基体的反应程度密切相关。三种施压方式中,直接法制备效率高、材料的力学性能突出,阶段法所制备的材料在较宽的成型压力范围内(2~5 MPa)综合性能良好,自然法效率低且材料力学性能较差。当成型压力为2 MPa,采用阶段法所制备的材料密度为1.630 g/cm^3、相变潜热为115.20 J/g、开裂荷载为1021 N,经100次热震其性能依然稳定。