组合相变材料储热系统的储热速率研究

建立了组合式柱内封装相变材料熔化—固化循环相变储热系统的物理模型 ,用有限差分法进行了数值模拟求解。结果表明 ,与采用单一相变材料的传统储热系统相比 ,在给定相变材料组合方式和传热流体进口温度条件下 ,传热流体流量存在最佳值 ;选用三种石蜡作相变材料和水作传热流体的模拟计算结果表明 ,相变速率可提高 15 %— 2 5 %左右。

组合式相变材料换热器储热速率的实验研究

搭建了一套储热换热器性能测试和数据采集系统,研究了温度和流量对包括HR- 35、月桂酸和HR-50三种相变材料的组合相变材料换热器的储热特性的影响。结果表明,与单一相变材料的储热换热器相比,组合式相变材料储热换热器的储热速率增大,在给定相变材料组合方式和传热流体进口温度条件下,传热流体流量存在最佳值。

基于圆台波浪形换热管的潜热储热单元性能分析

为提高潜热储热单元(latent heat storage unit,LHSU)的储热性能,提出了三种优化换热管结构的新型LHSU,分别为圆台形换热管潜热储热单元、波浪形换热管潜热储热单元和圆台波浪形换热管潜热储热单元(frustum wavy heat transfer tube latent heat storage unit,FW-LHSU)。基于数值模拟方法,比较了传统圆柱形换热管潜热储热单元(cylindrical heat transfer tube latent heat storage unit,C-LHSU)和三种新型LHSU的储热性能。此外,针对FW-LHSU研究了换热管壁面倾斜角度对储热性能的影响。结果发现,所提出的三种新型换热管结构均能增强储热性能,其中FW-LHSU储热效果最好,与C-LHSU相比,FW-LHSU的熔化时间缩短了32.64%,储热速率密度提高了48.1%。当增加FW-LHSU的换热管壁面倾斜角度时,其储热性能可进一步提高。当换热管倾斜角度从2°增加到8°时,FW-LHSU的储热时间可缩短37.00%、储热速率密度可提高48.44%。

含针翅结构的复合相变腔体传热特性

相变材料具有相变潜热大、热稳定性好等优点,但自身存在导热系数低、换热储能效率低等问题。为改善相变材料导热系数低的问题,采用数值模拟方法,模拟在石蜡腔体内添加铜针翅的复合相变过程,分析加热面和针翅在腔体上方、左侧、下方的模拟工况,并且深入探讨不同工况下针翅对石蜡相场、温度场、速度场、融化时间和储热效果的影响。结果表明:顶部加热和布置针翅会严重抑制自然对流的形成,降低换热效率,延长完全融化时间。加热面和针翅布置于方腔底部时,明显改善了方腔内液相石蜡的分布,使得热量更加均匀地分布在整个腔体中,对相变材料的融化促进效果最优。完全融化时间比纯石蜡融化缩短了63.7%,储热速率达到了16.55 W,是顶部布置加热面和加热针翅的6.84倍。

热电机组相变储热系统存在问题分析及处理

为增强热电机组的负荷调节能力,内蒙古丰泰发电有限公司采用了相变储热装置。针对储热装置在调试中出现的相变材料外溢、测温元件安装位置不当、装置储热能力受限等问题,分析了原因并给出相应的处理措施,为类似改造项目提供参考。

泡沫铁对石蜡相变储热过程的影响

发展储能材料可提高太阳能的利用效率,石蜡是一种储热密度高、相变潜热大的相变储能材料,但热导率较低。本工作采用泡沫铁来增强石蜡相变储能材料的导热性能,通过对不同厚度相变储能材料的制备及其在干燥介质温度70℃条件下升温过程的测试,探究石蜡及泡沫铁/石蜡复合相变储能材料(PCM)的储热性能。结果表明:添加泡沫铁能有效改善石蜡导热系数差的问题,提高储热过程中的传热速率,缩短相变持续时间。相比对照组,厚10 mm和15 mm的复合相变储能材料石蜡质量分数分别减小了5.56%和3.68%,开始相变的时间分别缩短了15 min和17 min,相变持续时间分别缩短了42 min和31 min。10 mm和15 mm的复合相变储能材料的储热密度分别为139.75 J/cm^3和143.85 J/cm^3,相比对照组分别减小了8.81%和8.01%;储热速率分别为3.05 J/s和3.96 J/s,是相应对照组的1.22倍和1.11倍。

泡沫石墨作为相变储能材料填充物的研究

以石蜡为相变材料、泡沫石墨为支撑结构,文章利用泡沫石墨的多孔吸附特性,采用多次真空灌注方法制备了泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料。采用Hot Disk热常数分析仪和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的热性能进行了表征。结果表明,石蜡充分吸附到泡沫石墨的蜂窝状微孔中,泡沫石墨的填充极大地强化了相变材料的导热能力;复合相变储热材料的相变温度与石蜡相似,其相变潜热与基于复合材料中石蜡含量的潜热计算值相当。设计了储能过程实验,并与纯石蜡试件进行了对比;储热性能测试结果表明,复合相变储热材料的储热速率比纯石蜡有了极大的提高。

组合式相变材料储热换热器的特性实验研究

本文介绍了一套搭建的储热换热器性能测试装置和数据采集系统,主要研究由HR-35、月桂酸和HR-50这3种相变材料组合而成的储热换热器的特性。测试结果表明,与单一相变材料的储热单元换热器相比,组合式相变材料的储热换热器的储热速率有一定的提高。

Experimental Study on Latent Heat Storage Characteristics of W/O Emulsion-Supercooling Rate of Dispersed Water Drops by Direct Contact Heat Exchange

Recently, much attention has been paid to investigate the latent heat storage system. Using of ice heat storage system brings an equalization of electric power demand, because it will solved the electric -power-demand-concentration on day-time of summer by the air conditioning. The flowable latent heat storage material, Oil/Water type emulsion, microencapsulated latent heat material-water mixture or ice slurry, etc., is enable to transport the latent heat in a pipe. The flowable latent heat storage material can realize the pipe size reduction and system efficiency improvement. Supercooling phenomenon of the dispersed latent heat storage material in continuous phase brings the obstruction of latent heat storage. The latent heat storage rates of dispersed water drops in W/O (Water/Oil) emulsion are investigated experimentally in this study. The water drops in emulsion has the diameter within 3 ~ 25μm, the averaged water drop diameter is 7.3μm and the standard deviation is 2.9μm. The direct contact heat exchange method is chosen as the phase change rate evaluation of water drops in W/O emulsion. The supercooled temperature and the cooling rate are set as parameters of this study. The evaluation is performed by comparison between the results of this study and the past research. The obtained experimental result is shown that the 35K or more degree from melting point brings 100% latent heat storage rate of W/O emulsion. It was clarified that the supercooling rate of dispersed water particles in emulsion shows the larger value than that of the bulk water.