單元組裝式太陽能儲熱裝置的蓄熱性能研究.pdf

1、太陽能熱利用是可再生能源中最具有廣泛應(yīng)用前景中的一種,但是其開發(fā)利用受到晝夜更迭、四季輪回、天氣變化的影響,能量供給不穩(wěn)定。因此,開發(fā)經(jīng)濟、實用、可模塊化生產(chǎn)的單元組裝式太陽能儲熱裝置,將單元標(biāo)準(zhǔn)化,進(jìn)而將標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品進(jìn)行組裝,實現(xiàn)能量疊加,從而能夠與用戶更好的實現(xiàn)對接,解決能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾,實現(xiàn)以上事實,首先需了解每一單元的蓄熱性能,因此對儲熱單元的蓄熱性能展開研究,具有非常重要的現(xiàn)實意義。
　　本文選擇目前應(yīng)

2、用廣泛的中溫相變材料熔鹽和設(shè)計一種可單元組裝的太陽能儲熱裝置結(jié)構(gòu),對其蓄熱過程進(jìn)行了實驗分析和數(shù)值模擬研究。
　　首先,根據(jù)能量供求關(guān)系,設(shè)計一種單元組裝式太陽能儲熱裝置,搭建光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實驗臺進(jìn)行實驗研究,通過取熱實驗,初步估算了儲熱裝置的經(jīng)濟效益。結(jié)果表明:自然對流對相變材料起到加速其熔化,延緩其凝固的作用,并且儲熱裝置內(nèi)上層溫度變化速率大于下層溫度變化速率,傳熱溫差越大,蓄熱時間越短。
　　其次,通過建立物理模型,利用

3、Fluent軟件中的熔化/凝固模型對相變材料的蓄熱過程進(jìn)行數(shù)值分析,通過數(shù)值模擬和實驗結(jié)果的對比,驗證了所建立數(shù)學(xué)模型的可靠性,獲得了不同初始條件下,相變材料的熔化過程隨時間的變化關(guān)系,并得到了相變時間、蓄熱時間與傳熱介質(zhì)流速、溫差的關(guān)系表達(dá)式。對光熱系統(tǒng)以及儲熱裝置的設(shè)計提供了參考依據(jù)。
　　最后,采用強化傳熱-螺紋管換熱器結(jié)構(gòu)和雙循環(huán)螺旋管換熱器結(jié)構(gòu),通過強化傳熱前后的溫度場對比,結(jié)果表明:
　　(1)采用螺紋管換熱器強

4、化傳熱后,相變材料一定程度上加快了蓄熱速度,相變時間提高了約35％,蓄熱時間提高了約20%,得到了傳熱介質(zhì)流量、溫差與相變時間、蓄熱時間的關(guān)系;但儲熱裝置仍然有傳熱死區(qū)現(xiàn)象。
　　(2)采用雙循環(huán)螺旋管換熱器結(jié)構(gòu),由于其在儲熱裝置內(nèi)分布均衡,致使每一平面上溫差較小,蓄熱速度明顯加快,相變時間提高了約50%,蓄熱時間提高了約40%,得出采用雙循環(huán)螺旋管換熱器結(jié)構(gòu)解決了相變材料熔化過程中存在傳熱死區(qū)的問題;對強化傳熱方法的研究及實際工