应用复合相变材料的梯级蓄热熔化实验研究

针对传统太阳能相变蓄热单元在蓄放热后期效率降低的问题,本文设计了采用复合相变材料的梯级蓄热系统,通过开展实验研究,确定了梯级蓄热单元内相变材料在充热过程中的温度变化情况和熔化规律。实验结果表明:熔化过程可分为三个阶段,即初始升温期、相变平稳期、缓慢升温期;增大换热工质入口流量,提高换热工质入口温度可有效加快蓄热速率。换热工质流量从6L/min增大到14L/min,一级蓄热器内材料相变时间缩短15%,二级蓄热器内材料相变时间缩短6%;换热工质温度从90℃升高到110℃,一级蓄热器内材料相变时间缩短了61%,二级蓄热器内材料相变时间缩短了31%。

梯级蓄热混燃+U型管烟气转换除尘技术

分析了捣固焦炉装煤烟尘治理技术的现状及存在的问题,介绍了捣固焦炉梯级蓄热混燃+U型管的烟气转换除尘技术的技术要点,该技术可使捣固焦炉装煤过程中排放的污染物得到有效控制,并实现烟气的有效回收利用。

基于复合相变材料的梯级组合蓄热特性研究

针对潜热蓄热装置内部相变材料(PCM)导热系数偏小,蓄热速率过低的问题,对基于复合相变材料的两级串联式梯级蓄热装置的相变过程进行了数值研究。通过对不同热物性PCM工况的对比与分析,得到了装置在不同工况下的蓄热特性。结果表明:PCM存在最佳的热扩散系数使固定熔点的PCM实现“均匀等速相变”。同时,增大PCM的热扩散系数可以有效降低加热面温度,但随着热扩散系数的增大,加热面温度降低幅度减小。通过分析Stefan数,得到了装置最佳的参数,使工况蓄热效果最佳。最后通过Stefan数为2.88时的实验工况验证了相关规律的正确性。

基于非稳态太阳能梯级相变蓄热的数值模拟分析

本文利用不同熔化温度的相变材料,设计了3种蓄热模式,对非稳态太阳能集热器出口温度的传热流体进行了Fluent数值模拟,并对3种模式进行了比较。结果表明:3种模式的蓄热量分别为1,446.21、1,325.84和3,828.12 kJ,梯级相变蓄热可以在较高温度范围内储存更多的热量;系统的蓄热效率分别提高了2.38%、2.22%和6.40%,太阳能利用率分别提高了2.66%、2.48%和7.15%。虽然单一的相变材料可以储存更多的低温热量,但梯级相变材料蓄热模式可以显著提高能源质量,具有良好的技术前景。

空气换热式微热管阵列梯级相变蓄热装置的蓄放热性能

可再生能源例如太阳能等,是实现碳达峰、碳中和目标的重要能源形式,但其存在间歇性与不规律性等问题。将相变蓄能技术与可再生能源结合可以利用相变蓄能技术提高系统的稳定性。提出微热管阵列梯级相变蓄热系统,以空气为换热流体,以52#石蜡和月桂酸作为梯级蓄热的两种相变材料,研究梯级蓄热装置在换热流体不同进口温度、不同流量下的蓄热特性。结果显示,该装置在较大的填充率下缩短了蓄放热时间,完成蓄热过程所需时间与单级蓄热装置相比缩短了43.75%。换热流体进口温度对梯级蓄热系统传热性能有较大影响。梯级蓄热装置的蓄热效率和放热效率分别为88.9%和76.8%。蓄热过程中,梯级蓄热装置蓄热器1和蓄热器2的平均有效性分别为0.51和0.45。

梯级相变蓄热技术的研究现状及展望

相变蓄热技术具有相变过程温度变化小、蓄能密度大等优点,成为蓄热技术的研究焦点。作为相变蓄热技术研究热点之一的梯级相变蓄热技术能有效地强化传热,提高相变装置的充放热速率,具有广泛的应用背景。通过介绍梯级相变蓄热技术的工作原理和国内外的研究现状,提出了梯级高温相变蓄热装置亟待解决的关键问题,分析展望了梯级相变蓄热技术的应用前景。

梯级相变蓄热装置蓄放热性能模拟研究

文章设计了包含多种蓄热材料的梯级相变蓄热装置,建立了该装置蓄放热过程的数学模型,模拟并对比了单级、梯级相变蓄热装置在相同工况下的蓄热量、有效能利用率、液相率、传热热流密度等性能的差异。在相同工况下,与单级硬脂酸相变蓄热装置相比,梯级相变蓄热装置的蓄热量提高16.9%,有效能利用率提高10.1%,蓄热/放热平均热流密度分别提高97.6%,64.9%,蓄热/放热用时分别缩短50.5%和39.2%。梯级相变蓄热装置的蓄热用时随传热流体进口流速的增加呈现先下降后上升的趋势。梯级相变蓄热装置的蓄热用时长短受传热流体进口流速工况的影响。

壳管式与圆柱式梯级相变蓄热装置的数值模拟与比较

梯级相变蓄热技术具有蓄能密度大、热量交换稳定和易于控制、能提高相变蓄热装置的导热系数等优点,具有广阔的应用前景。基于焓法模型运用有限容积法数值模拟了同等条件下壳管式和圆柱式梯级相变蓄热装置的充热过程;分析传热流体(heat transfer fluid,HTF)流速的影响;从熔化时间、管内温度变化和出口温度等方面在比较了2种方式的优缺点。得出以下结论:壳管式装置更利于传热,传热性能更佳。研究结论对梯级相变蓄热装置的装置形式选择导意义。

壳管式梯级相变蓄热装置内部结构参数的优化研究

梯级相变蓄热技术具有蓄放热平稳、储能密度大、易于控制、能有效克服相变材料导热系数低等优点,是最具应用前景的蓄热技术。壳管式蓄热装置是常用的蓄热装置,需要对其结构参数进行研究优化。采用焓法对壳管式梯级相变蓄热装置的相变过程进行了数值模拟,分析了梯级装置内管径和分管长对装置储热性能的影响。并以提高蓄热效率为优化目标,对参数进行了优化。对壳管式梯级相变蓄热装置的结构参数选择具有借鉴意义。

中温相变蓄热系统强化传热方法研究进展

中温相变蓄热系统在太阳能热利用、余热回收等领域有广泛的研究与应用前景,但相变材料较低的热导率严重削弱了相变蓄热系统的热响应速率和蓄放热效率。针对这一问题,本文从提高传热系数、拓展传热面积、增大平均温差3个方面对近年来中温相变蓄热系统强化传热方法进行了综述。通过分析可以看出,通过导热增强填料对相变材料进行改性时,应注意填料对导热和对流的共同作用,综合考虑填料对热导率、蓄放热时间等性能的影响;直接式相变蓄热系统重量轻,传热效率高,适合应用在移动式相变蓄热车中;梯级相变蓄热系统符合能量梯级利用理念,蓄放热效率高。在未来研究中,对导热增强填料的进一步改性、直接式相变蓄热系统、梯级相变蓄热系统及多种技术协同强化传热的作用机理和强化传热效果还有重要研究潜力与价值。

多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统传热性能

针对多通道平行流扁管单级蓄热装置在蓄取热过程中温差逐渐减小,传热不均匀的问题,本文提出了多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统,系统包括两级蓄热装置,装置里分别填充52#石蜡和月桂酸作为蓄热材料。以水作为载热流体,实验研究了不同进口温度、不同流量下换热流体对梯级蓄热系统蓄取热特性的影响。实验结果显示,与流量相比,换热流体进口温度对梯级蓄热系统传热性能有更大的影响。当换热流体进口温度增加(减少)或换热流体流量增加(减小),梯级蓄热装置的蓄(取)热时间减少,蓄(取)热功率增加。

Ba(OH)_2·8H_2O复合相变材料及其在太阳能光伏/热集热器上的释热特性

开发了一种熔点为78℃的八水氢氧化钡复合相变材料,通过添加成核剂使复合相变材料的过冷度降低3~5℃,结合纳米技术使材料的热导率提高了11.7%。基于包含复合相变蓄热材料与石蜡、水蓄热的梯级蓄热太阳能光伏、光热集热器,对该新型材料的释热特性进行了实验,实验结果表明,八水氢氧化钡复合相变蓄热材料无过冷,在其相变温度上相变平稳。在水流量为90 L·h^(-1),环境温度为20℃时,集热系统可以有效地储存太阳能,以50℃为参考点放热时间长达60 min以上,且在放水前20 min内,系统的出水温度都高于70℃,因此该系统能够在降低太阳电池工作温度的同时,满足日常生活需求。