【摘要】：近年來,我國可再生能源在整個能源結(jié)構(gòu)中的比重不斷提高,尤其是風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速,具有良好的商業(yè)開發(fā)前景。但近幾年存在著嚴(yán)重的棄風(fēng)限電現(xiàn)象,導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電的利用率低。與此同時,由于北方地區(qū)燃煤供暖造成的霧霾等環(huán)境問題,政府已出臺各種政策逐步淘汰小型燃煤鍋爐,因此電能替代燃煤是城市清潔供暖的主要方向之一。針對以上問題,本文分別從復(fù)合相變儲熱材料、列管式儲熱單元的優(yōu)化模擬以及單元與系統(tǒng)的耦合關(guān)系等方面展開研究。(1)研制了三種中高溫復(fù)合相變儲熱材料,由載體材料(二氧化硅和氧化鎂)、中高溫相變材料(硝酸鹽和碳酸鹽)和高導(dǎo)熱材料(石墨)組成。通過載體微孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對相變材料的微封裝,使得制備的復(fù)合相變儲熱材料可在液相下無泄漏穩(wěn)定工作。(2)建立了列管式相變儲熱單元的數(shù)學(xué)模型,研究分析了換熱器排列方式、結(jié)構(gòu)、列管間距、翅片數(shù)目對儲熱單元換熱性能的影響。研究結(jié)果表明,60°排列換熱器的熔化速率要快于90°排列換熱器的,這與兩種排列方式下的湍動能有關(guān);與圓形換熱器結(jié)構(gòu)相比,正方形換熱器儲熱性能更優(yōu);相比于無翅片的儲熱換熱器,添加翅片后儲熱性能得到顯著提升,相變材料熔化時間縮短66%;對中心距而言,在一定范圍內(nèi),隨中心距減小進(jìn)出口降壓增大,但儲熱性能相應(yīng)提高。(3)探討了儲熱單元與電制熱系統(tǒng)的耦合關(guān)系,對兩種儲熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立數(shù)學(xué)模型,并建立簡單化實驗驗證模擬結(jié)果。模擬結(jié)果表明,隨著加熱溫度的升高,相變材料的熔化時間減少;在一定范圍內(nèi),單純增加相變材料的厚度不會改善儲熱效果,相變材料層的厚度應(yīng)該適中;增加雷諾數(shù)可以增強(qiáng)相變材料的換熱性能,但會導(dǎo)致進(jìn)出口壓降增大。
【圖文】：

究背景及意義源是人類生存活動的物質(zhì)基礎(chǔ)和社會發(fā)展進(jìn)步的動力，從某種意會的發(fā)展離不開能源的開發(fā)和利用。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民斷提高，導(dǎo)致能源的消耗急速增長，以及環(huán)境污染的問題日益嚴(yán)重問題已經(jīng)成為各個國家關(guān)注的問題之一。國的能源資源種類較多，總量也較豐富，但人均占有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世人均常規(guī)資源占有量不足，嚴(yán)重限制了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。研究調(diào)查表消費結(jié)構(gòu)中化石燃料占主要結(jié)構(gòu)，而且未來幾十年的能源消費趨勢國的能源消費結(jié)構(gòu)主要是以煤炭為主，但煤炭消耗和環(huán)境污染是有。根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布《2018 年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》的能源消費結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示。

第 1 章 緒論地區(qū)燃煤供暖造成的霧霾等環(huán)境問題，政府已出臺各種政策逐爐，因此電能替代燃煤是城市供暖的主要方向之一。氣候原因，風(fēng)電具有明顯的間歇性和波動性，，因此需要利用儲阻問題。儲能技術(shù)主要包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能、電化學(xué)Kousksou T, 2014; Liu C, 2017）。相對于其他儲能方式，儲熱面都具有較大的經(jīng)濟(jì)性，如圖 1-2 所示（葛延峰, 2015）。因用形式為熱能，儲熱是最優(yōu)選擇。儲熱技術(shù)可以很好地解決能的不匹配問題，極大地促進(jìn)國內(nèi)新能源技術(shù)的規(guī)�；l(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU832;TB34

【參考文獻(xiàn)】

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