太陽能—相變水箱蓄熱系統(tǒng)的運(yùn)行特性研究.pdf

1、相交材料具有儲(chǔ)能密度大、儲(chǔ)能能力強(qiáng)、相變過程中溫度恒定等特點(diǎn)，它在相變過程中能夠吸收（釋放）大量熱量，非常適用于能量?jī)?chǔ)存的材料。把相變材料制成相變單元放置太陽能蓄熱水箱中，可提高水箱儲(chǔ)能密度、增加太陽能蓄熱水箱的蓄熱量，提供更多的生活用水;同時(shí)將相變材料制成相變單元，使相交材料能夠靈活應(yīng)用于余熱回收、新能源利用和電力調(diào)節(jié)等領(lǐng)域。以實(shí)驗(yàn)與模擬作為主要的研究手段，從相變單元的設(shè)計(jì)，太陽能-相變蓄熱水箱的設(shè)計(jì)到圓柱體相變單元的蓄放熱特性以及太

2、陽能-相變蓄熱水箱的運(yùn)行特性等方面進(jìn)行了相關(guān)研究:
　　首先在選擇了適合應(yīng)用于太陽能蓄熱的相變材料后，設(shè)計(jì)了圓柱體相變蓄熱單元，并通過數(shù)值模擬的方式對(duì)圓柱體相變蓄熱單元在60℃、70℃、80℃三種溫度工況下的相變規(guī)律進(jìn)行了模擬研究。圓柱體相變單元在三種溫度工況下的熔化規(guī)律都為自上而下，由外而內(nèi);凝固過程圓柱體相交單元呈現(xiàn)出由相變單元的壁面向中間逐漸凝固的規(guī)律。
　　然后通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究了不同強(qiáng)化傳熱方式下圓柱體相變蓄熱單元的

3、蓄放熱特性，同時(shí)對(duì)圓柱體相變蓄熱單元內(nèi)相交材料的溫度分布進(jìn)行了研究，并得出膨脹石墨對(duì)提高相變材料的傳熱性能比方形金屬網(wǎng)格與圓形金屬網(wǎng)格更為明顯的結(jié)論。
　　最后以西昌地區(qū)的太陽能資源為例，計(jì)算出滿足西昌地區(qū)一個(gè)三口之家的生活熱水需要太陽能集熱器面積為2.4m2、集熱水箱的容積為180L，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)課題組前期的研究成果設(shè)計(jì)了太陽能-相交水箱及其蓄熱系統(tǒng)。計(jì)算出了太陽能-相交水箱中相變材料的填充率，結(jié)果表明蓄熱水箱中填放41個(gè)圓

4、柱體相變蓄熱單元在冬季的西昌地區(qū)就可以比普通太陽能蓄熱水箱多儲(chǔ)存45.7L的生活熱水。在此基礎(chǔ)上將太陽能-相變水箱與太陽能集熱系統(tǒng)進(jìn)行耦合成完整的蓄熱系統(tǒng)，通過通過模擬計(jì)算對(duì)太陽能-相變水箱內(nèi)部的運(yùn)行特性進(jìn)行了研究，對(duì)水箱內(nèi)部溫度場(chǎng)分布與相變材料蓄放熱特性進(jìn)行了相關(guān)分析。在加裝相變蓄熱單元后，蓄熱水箱的蓄熱時(shí)間為285min，連續(xù)放熱過程的時(shí)間為42min;在用水間隔為5min的情況下，水箱出水溫度在40℃以上的時(shí)間為89min;用水間