一種用于太陽能熱水系統(tǒng)的相變儲能換熱器熱性能研究.pdf

1、近一個世紀世界工業(yè)快速發(fā)展，使人們生活水平大幅上升，但同時也消耗了大量能源，致使目前國際常規(guī)能源日益緊缺，而人口不斷增加則使得人均資源更顯稀少，需找新能源來填補用能缺口成為近半個世紀以來的重要課題。太陽能熱利用技術(shù)以其綠色環(huán)保、可用量巨大而受到重視，其中的太陽能熱水系統(tǒng)則是本文研究對象，但其卻在使用的過程中受到時間空間的限制。本文提出的無機相變儲能技術(shù)正好可以解決上述問題，使太陽能熱水器的應(yīng)用獲得更寬廣的前景。
　　本課題把一種可

2、用于太陽能熱水系統(tǒng)的相變儲能換熱器作為研究對象，通過理論分析和實驗研究相結(jié)合的研究途徑，對熱水系統(tǒng)進行全面的研究，分析填充相變材料對水箱儲熱性能的提升是否有幫助。內(nèi)容包括篩選相變材料、研究相變材料與水箱材料的相容性、探討相變材料的封裝方式、測定相變儲能熱水箱提熱階段的出水溫度變化規(guī)律、分析相變儲熱水箱對比普通水箱的優(yōu)越性等。
　　篩選相變材料階段，首先介紹相變材料的常規(guī)用途，然后討論了相變材料的分類，并介紹了相變材料的篩選原則，最

3、后對幾種無機水合鹽進行篩選，并選擇三水醋酸鈉以及十二水硫酸鋁銨進行封裝，討論介紹了相變材料的封裝方法，對第一次封裝方法進行改進，提高了密封性，但相變材料的過冷問題仍未得到有效解決。
　　相變材料與金屬相容性實驗階段，分別使用三水醋酸鈉飽和溶液、十二水硫酸銨鋁飽和溶液作為腐蝕體系，把不銹鋼、低碳鋼、鋁合金、銅合金各兩種作為腐蝕對象，進行極化實驗，觀察上述金屬在腐蝕體系中的腐蝕特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn):1、不銹鋼耐蝕能力比低碳鋼強，三水醋酸鈉飽

4、和溶液比十二水硫酸銨鋁飽和溶液的腐蝕作用小，所以選擇三水醋酸鈉作為相變儲能材料，選擇不銹鋼作為水箱內(nèi)壁的材料;2、鋁合金自腐蝕電位過低，極易被腐蝕，而黃銅紫銅對比種發(fā)現(xiàn)紫銅耐蝕性更好，所以選擇紫銅作為儲熱水箱管道材料。
　　儲熱水箱設(shè)計階段，首先提出填充20L相變材料，同時根據(jù)熱負荷計算，設(shè)計電加熱管的功率以及尺寸;然后根據(jù)相容性實驗的結(jié)果選擇三水醋酸鈉作為實驗用相變材料，對其進行封裝、填充;最后對系統(tǒng)的各項熱負荷進行核算校正，并

5、計算水箱中銅管和箱體的尺寸。
　　模擬實驗階段，首先介紹了測試系統(tǒng)的組成以及提出實驗方案;隨后對儲能水箱進行了填充相變材料和不填充相變材料兩種情況下的一系列熱性能實驗，分析這兩種系統(tǒng)在實驗過程中的溫度分布規(guī)律以及用戶用水水溫變化規(guī)律。通過模擬實驗有以下發(fā)現(xiàn):填充了相變材料的儲熱水箱在取熱階段，可以取出更多符合技術(shù)要求（用戶用水達40℃以上）的熱水提供給用戶使用，添加了相變材料的系統(tǒng)可取熱水115L，不添加相變材料的系統(tǒng)可取熱水90