太陽能熱發(fā)電用儲熱混凝土的制備與儲熱單元模擬分析.pdf

1、太陽能輻射能量不穩(wěn)定，主要原因是云層的變化，當(dāng)太陽能電站在進(jìn)行熱發(fā)電時，可能會突然受到云層的影響，集熱器收到的輻射量短時間內(nèi)不足，汽輪機(jī)不能適應(yīng)這種不可控制的變化，儲熱系統(tǒng)可以在陽光正常時儲熱，在陽光不足時放出熱來供給汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，起到功率緩沖的作用，另一方面，儲熱材料可以把白天太陽輻射的能量以熱能的形式儲存起來，到了晚上釋放出來進(jìn)行熱發(fā)電，這樣可以起到削峰填谷的作用。儲熱系統(tǒng)是太陽能熱電站的一個重要組成部分。 本實(shí)驗(yàn)用鋁酸鹽

2、水泥CA-80，工業(yè)銅礦渣，鋼渣，石墨，制備了一系列太陽能儲熱混凝土樣品，水泥用量對混凝土強(qiáng)度影響很大，水泥用量10％，石墨用量為5％時，烘烤后抗壓強(qiáng)度可達(dá)42MPa，抗折達(dá)到6.3MPa，而水泥用量為6％時，烘烤抗壓強(qiáng)度最高31.4MPa，抗折5.3MPa。 石墨用量的增加會增加混凝土的用水量，降低強(qiáng)度，但可大幅提高熱導(dǎo)率，C纖維屬柔性纖維，對混凝土抗壓強(qiáng)度影響不大，但增加抗折強(qiáng)度達(dá)33％。鋼纖維對材料的抗壓，抗折強(qiáng)度均有一定

3、程度的提高，由于銅礦渣，鋼渣，本身密度大，增加銅礦渣，鋼渣含量可增加體積密度。 基于現(xiàn)已制備的混凝土熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)對材料儲熱循環(huán)過程用ansys軟件進(jìn)行了有限元熱模擬，用現(xiàn)實(shí)的儲熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立四方簡化模型，分四個階段，儲熱，保溫，放熱，保溫，施加不同的載荷，四方模型頂點(diǎn)處離熱管最遠(yuǎn)，在傳熱時存在滯后現(xiàn)象，熱導(dǎo)率越低，滯后現(xiàn)象越明顯，熱導(dǎo)率越高，儲熱，放熱速度越高，保溫時材料內(nèi)溫度能很快達(dá)到平衡。模擬了管間距對儲熱性能的影響，當(dāng)材料

4、的熱導(dǎo)率較低時，可縮短管間距來提高儲熱材料的儲性能，但這樣會增加管材的數(shù)量，增加儲熱系統(tǒng)的成本。 新設(shè)計了兩種儲熱結(jié)構(gòu)，把熱管三角錯排，最小儲熱單元由四方形變成正六邊形，呈蜂窩狀，對稱性好，最小面積不變，頂點(diǎn)離熱管距離縮短了15％，儲放熱速度略有提高。 另一種模型，在六邊形單元的六角位置引入高熱導(dǎo)率的石墨片，體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％，與摻5％石墨粉相比，等效熱導(dǎo)率提高了近一倍，超過了5W/m℃，在儲熱分析中發(fā)現(xiàn)石墨片內(nèi)溫度