石墨泡沫-共晶鹽復合相變材料制備及等效導熱系數研究.pdf

1、能源短缺已經成為嚴重影響人們生活和制約社會可持續(xù)發(fā)展的重大問題。在眾多的可再生能源中，太陽能是一種可再生的、清潔的、接近無限的新能源。聚焦式太陽能熱發(fā)電（ConcentratingSolarPower，簡稱CSP），成為除風能外最有前途的一種發(fā)電方式。由于太陽能供應不穩(wěn)定，需要采用儲能系統(tǒng)以保證熱發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運行，但用于儲能系統(tǒng)的相變材料(PhaseChangeMaterial-PCM)通常導熱系數比較小，影響系統(tǒng)的蓄放熱速率，所以必須

2、采取有效措施提高PCM的有效傳熱速率。
　　論文采用實驗與數值模擬的方法，首先制備出石墨泡沫/共晶鹽復合相變蓄熱材料;接下來采用數值模擬方法對復合相變材料的等效導熱系數(Effectivethermalconductivity-ke)進行穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)分析。本文主要研究內容和結論如下:
　　1、首先制備了石墨泡沫/共晶鹽復合相變材料并對其進行了熱物性測試。結果顯示:復合前后共晶鹽的熔點和潛熱沒有發(fā)生變化，復合相變材料等效導熱系數

3、很高，傳熱性能優(yōu)良且儲能密度較高，滿足高溫蓄熱的要求;
　　2、建立兩種模型來表征復合相變材料復雜的內部結構，分別為體心立方單元模型(BCC)與面心立方單元模型(FCC)，BCC模型與實驗測試數據吻合較好，因此在接下來的數值模擬過程中選用BCC模型;
　　3、不考慮PCM的熔化過程，液態(tài)PCM自然對流對ke的影響可以忽略;擬合得到了ke與孔隙度的關系式;改變模型的孔徑對整體ke沒有影響;接下來分析FCC與BCC兩種模型ke產

4、生差異的原因;石墨泡沫骨架的導熱系數決定了復合相變材料的ke值;各個孔隙度下ke隨著特征溫度的升高而呈下降趨勢;孔隙度為0.75時擬合得到了ke與特征溫度的關系式:ke=51.33-0.11×T+(1.072E-4)×T2-(4.6E-8)×T3;
　　4、PCM處于熔化過程，可忽略熔融態(tài)PCM自然對流的影響;得到模型孔隙度0.8的熔化過程ke變化曲線;綜合對比了0.6-0.9七個不同孔隙度模型的ke變化曲線，表明在熔化過程中孔隙