本文關(guān)鍵詞：折流板式相變蓄熱水箱蓄放熱特性研究

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【摘要】：隨著能源緊張,環(huán)境污染問題加劇,太陽能作為無污染的清潔能源,已然成為了當今研究的新熱點。而太陽能用于供暖時,常常需要龐大的水箱來蓄存熱量,以克服太陽能資源時空分布不均勻,能量密度低等缺點,即使如此,仍然存在集熱與負荷需求時間不匹配,蓄熱水箱占地過大等問題;尋求一種新的蓄熱方式亦或蓄熱材料來克服這些問題,已經(jīng)成為了太陽能供熱領(lǐng)域的研究新方向。相變材料是一種具有潛熱蓄熱能力的蓄熱材料,溫度達到相變溫度時,相變材料蓄熱量迅速提升,且自身溫度不變,設(shè)想在蓄熱水箱中按一定結(jié)構(gòu)加入封裝相變體,則能夠有效提高水箱單位體積蓄熱量,保持水箱水體溫度穩(wěn)定,延長供熱時間。本研究首先搭建了一套多用途的能源復(fù)合式利用系統(tǒng),通過多種因素對比選擇了50℃石蠟作為相變材料,并將相變材料利用不銹鋼封裝為板片形式,在水箱內(nèi)部以折流結(jié)構(gòu)固定,以增加流體在水箱內(nèi)的換熱時間與換熱面積。然后通過實驗研究相變水箱蓄放熱特性,以2kW功率電加熱器對相變水箱加熱,研究不同流量與板間距對其蓄熱能力的影響,發(fā)現(xiàn)流量對蓄熱能力影響較小,板間距較小時阻力較大,過大時相變材料填充率低,對比發(fā)現(xiàn)3cm板間距水箱具有較優(yōu)的蓄熱特性;放熱時采用300m3/h風量風機盤管作為末端,填充相變材料的水箱放熱時長較普通水箱放熱時長至少延長1h,且流量越小放熱時間越長,流量過大,相變材料溫降相對水體溫降將出現(xiàn)延遲。實驗研究后建立了單一溫度相變法模型,利用MATLAB編譯后與實驗數(shù)據(jù)進行對比,對比發(fā)現(xiàn)實驗值與模擬值在蓄熱工況下誤差為±5%之內(nèi),放熱時也均位于±10%之中,具有較高的準確性。最后利用數(shù)學模型以恒定進水溫度為基礎(chǔ),以相變比、出水溫度、蓄放熱量與蓄放熱強度為評價依據(jù),對相變水箱進行了模擬研究,研究發(fā)現(xiàn)相變板厚度越小,蓄放熱強度越大,維持水箱溫度的能力也越強;流速越小,蓄放熱時間越長,換熱越充分,且隨著流速增大,流速對蓄放熱的影響逐漸減小;進水溫度越低,完全相變時長越長,但隨著溫度增大,溫度對蓄熱特性的影響逐漸較小,蓄熱能力差別逐漸縮小,放熱時反之;隨著相變潛熱增大,放熱時長與之成比例增大,所以當造價區(qū)別不大,可選擇潛熱值大的材料作為相變封裝材料,以提高放熱強度,延長放熱時間。最終基于Visual Stadio平臺編寫了一套具有可視化界面的計算軟件,用以設(shè)計參考。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU83;TK513.5

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本文編號：1181883