高温相变胶囊梯级储热系统实验研究

中高温相变储热及再利用的方式是低碳经济与工业生产的有效手段。为了更高效地实现工业高温废热的利用,本工作设计搭建并测试了一套高温相变胶囊梯级储热系统,采用了两种不同相变温度的多元碳酸盐材料作为储热材料,对换热工质空气的不同进口温度和进口流量的储放热过程进行了实验研究,研究内容主要包括储热罐中的温度变化、储热量以及储放热过程完成时间。实验结果表明在进口温度为500℃的工况下,系统的储热量可以达到30000 kJ,系统进口流量的提高会缩短储热时间,对系统总储热量影响较小,并分析了不同工况下储热罐体内相变材料平均液相率对系统总储热量的影响。同时测试发现系统中设置的空气预热器使得系统的高温尾气与常温进气进行热量交换,可以有效实现高温尾气的余热利用。相变实验的研究结果为高温相变储热技术的实际应用提供了系统运行参数的影响规律和优化准则,具有很高的参考价值。

相变填充床熔盐斜温层储热系统梯级储热特性

本文建立了双层相变材料熔盐斜温层储热系统的传热储热数值模型,分析了相变材料熔点/位置/含量/比例对储热系统斜温层厚度、流固温差和有效热效率等参数的影响规律。结果表明,由于相变材料的存在,储热系统斜温层分为高温斜温层,低温斜温层和相变层,出口温度出现三个平台,储热系统形成热能梯级输出,使有效放热效率升高。相变材料位置直接影响储热系统性能,高熔点相变材料靠近出口,提高了中高温段放热量。下层填充物占罐体高度比为0.15时,有效放热效率比单层时提高3%∼10%。

肋片增强式梯级相变储热系统放热特性的三维数值

梯级相变储热技术已被证明是解决相变材料导热性能差的重要方法。已有的关于梯级相变储热系统的数值研究通常是基于一维或二维数学模型完成的,大部分的研究聚焦于系统的储热过程。本工作设计了一种肋片增强型三管式梯级相变储能系统,并建立了三维数值模型。然后研究了系统放热过程中各级PCM的性能变化规律,探究了传热流体进口温度和PCM初始温度对系统放热速率的影响规律。结果表明,在放热过程中,各级PCM相变不会同时发生,受到储热材料的相变温度和潜热的影响最大。传热流体进口流速的增大会提高相变材料的放热速率,但随着流速的进一步增加,放热速率的提高程度明显减弱。相变材料的初始温度对显热放热过程具有一定的影响,但对于潜热放热阶段影响较小。