相變材料對鹽梯度太陽池?zé)嵝阅苡绊懙膶嶒灪屠碚撗芯?/H1>
發(fā)布時間：2020-09-10 09:13
隨著環(huán)境和傳統(tǒng)能源短缺問題的日益嚴重,太陽能作為理想的清潔能源逐漸在經(jīng)濟發(fā)展中扮演越來越大的作用。鹽梯度太陽池是太陽能利用的一種方式,兼有對太陽輻射能的吸收和儲存作用,不僅是對當(dāng)今傳統(tǒng)能源的重要補充,更是未來太陽能應(yīng)用的重要形式。本文以鹽梯度太陽池為研究對象,從實驗和理論兩個方面研究分析。提出了在鹽梯度太陽池(SGSP)儲熱層(LCZ)加入復(fù)合相變材料(PCM)蓄熱單元以提高其熱性能的方法。首先通過可行的方式制備出低成本、熱性能較好的復(fù)合PCM蓄熱單元,然后基于程序控溫模擬鹽梯度太陽池實驗臺,研究了添加復(fù)合PCM(50℃熔點石蠟RT50和60℃熔點石蠟RT60)蓄熱單元對SGSP溫度場的影響,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對鹽梯度太陽池進行瞬態(tài)?分析計算,最后利用COMSOL Multiphysics建立數(shù)值仿真模型并與實驗結(jié)果對比。各部分主要工作及結(jié)論如下:采用添加鋼絲的可行方式制備出低成本、熱性能較好的復(fù)合相變材料(PCM)蓄熱單元,不同條件下使其傳熱系數(shù)相比純石蠟分別提高17.16%(55℃熔化過程),18.84%(65℃熔化過程),35.15%(凝固過程),證明添加鋼絲的確能夠大幅提高復(fù)合相變材料的傳熱系數(shù),并且鋼絲不會影響石蠟的熔化潛熱和熔化峰值溫度,但石蠟循環(huán)相變5次后,其熔化潛熱會降低10%左右。實驗研究表明:在相變材料發(fā)生相變階段,添加復(fù)合PCM蓄熱單元的鹽梯度太陽池晝夜最大溫差分別降低了2.87℃和2.53℃,瞬態(tài)?參量分別增加了13.52%和20.46%。說明PCM對鹽梯度太陽池儲熱層的溫度變化具有良好的穩(wěn)定作用,并且可以優(yōu)化SGSP儲熱層熱性能。數(shù)值研究表明:在相變材料發(fā)生相變階段,添加復(fù)合PCM蓄熱單元的鹽梯度太陽池晝夜最大溫差分別降低了1.29℃和1.99℃,實驗與數(shù)值結(jié)果具有良好的一致性。驗證了此數(shù)值模型的合理正確性,并且數(shù)值結(jié)果顯示添加PCM能相對降低鹽梯度太陽池LCZ區(qū)域溫度,抑制流場流速,對維持SGSP的穩(wěn)定性有一定的積極意義。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK515;TB34
【部分圖文】：
通過可行的方式制備出低成本、熱性能較好的復(fù)合 PCM 相變儲熱材料，并且能夠適用于鹽梯度太陽池系統(tǒng)。第二，利用同步熱分析（NETZSCH-STA449）測量石蠟樣品的熱、物性參數(shù)，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)計算復(fù)合 PCM 蓄熱單元的熱性能參數(shù)包括：平均傳熱系數(shù)、熔化潛熱以及和熔點。2.1 蓄熱單元的制備（1）定制滿足實驗要求的試管：試管下部有直徑為 3mm 的圓柱形小孔，可以把熱電偶插入試管內(nèi)部，方便測量復(fù)合 PCM 蓄熱單元內(nèi)部的溫度變化。（2）將石蠟（熔點為 47-55℃）RT50 加熱到液相，鋼絲以 1%到 10%不同質(zhì)量分數(shù)和液態(tài)石蠟放入特制的玻璃試管中（圖 2-1（a）（b）），制作成含有不同鋼絲含量的復(fù)合相變材料樣品。在相同條件下制備 10 個復(fù)合 PCM 蓄熱單元。（3）自然地暴露冷卻至固態(tài)(圖 2-1 (c))。
2.2 復(fù)合 PCM 蓄熱單元實驗研究2.2.1 平均傳熱系數(shù)測定實驗RT50 的熔點范圍是 47-55℃，鹽梯度太陽池儲熱層溫度一般在 50-70℃，因此分別設(shè)置在 55℃和 65℃恒溫水浴中對復(fù)合 PCM 蓄熱單元進行實驗測定，目的是在兩個溫度條件下，對所制備的復(fù)合 PCM 蓄熱單元平均傳熱系數(shù)的測定。恒溫水浴實驗裝置如圖 2-2（a）所示，主要由 HH-600 型恒溫水浴、PT100熱電偶溫度傳感器、四通道 THTZ408R 型溫度數(shù)據(jù)記錄儀和計算機組成。各部分的作用和工作參數(shù)：恒溫水浴控制水的溫度，溫度控制范圍為室溫+5℃-100℃，控制精確度為±0.5℃；熱電偶用于測量在復(fù)合 PCM 蓄熱單元在實驗過程中的內(nèi)部的溫度變化，測量范圍為-50℃-380℃，測量精度為±0.01℃；數(shù)據(jù)記錄儀用于收集溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集周期為 1min，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C進行圖像分析處理。
探究添加鋼絲是否會對石蠟的熱物性能產(chǎn)生影響。二是石蠟在循環(huán)相變過程中熔化潛熱和熔點是否會發(fā)生變化。將制備好的復(fù)合 PCM 蓄熱單元放入 25ml 陶瓷杯中，每個陶瓷杯中的樣品質(zhì)量約為 16g。樣品放置在恒定溫度為 100℃的馬弗爐中 30min（如圖 2-3（a）（b）），然后取出自然冷卻（如圖 2-3（c）），共循環(huán)相變（每次相變包括一次熔化過程和凝固過程）55 次。因為實驗時間特別巨大，因此只選取 C 組：0%、4%和 10%的樣品進行循環(huán)相變過程的實驗。圖 2-3 為循環(huán)相變實驗的裝置和實驗過程。 【參考文獻】
相關(guān)期刊論文 前6條
1 李麗莎;閆全英;;添加石蠟的相變水泥墻傳熱性能分析[J];太陽能學(xué)報;2012年01期
2 丁鵬;黃斯銘;錢佳佳;王倩;饒汗;諶靜;;石蠟和石墨復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱性能研究[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年02期
3 王哲斌;許淑惠;嚴穎;;石蠟相變蓄熱過程數(shù)值模擬[J];北京建筑工程學(xué)院學(xué)報;2008年02期
4 盛青青;章學(xué)來;;石蠟類復(fù)合相變材料的研究進展[J];制冷空調(diào)與電力機械;2008年02期
5 謝望平;朱冬生;汪南;劇霏;;石蠟熔化蓄熱的實驗研究[J];廣東化工;2008年01期
6 張海明;李成海;唐雅娟;;石蠟應(yīng)用新進展[J];天津化工;2006年05期
本文編號：2815647
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2815647.html
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK515;TB34
【部分圖文】：
通過可行的方式制備出低成本、熱性能較好的復(fù)合 PCM 相變儲熱材料，并且能夠適用于鹽梯度太陽池系統(tǒng)。第二，利用同步熱分析（NETZSCH-STA449）測量石蠟樣品的熱、物性參數(shù)，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)計算復(fù)合 PCM 蓄熱單元的熱性能參數(shù)包括：平均傳熱系數(shù)、熔化潛熱以及和熔點。2.1 蓄熱單元的制備（1）定制滿足實驗要求的試管：試管下部有直徑為 3mm 的圓柱形小孔，可以把熱電偶插入試管內(nèi)部，方便測量復(fù)合 PCM 蓄熱單元內(nèi)部的溫度變化。（2）將石蠟（熔點為 47-55℃）RT50 加熱到液相，鋼絲以 1%到 10%不同質(zhì)量分數(shù)和液態(tài)石蠟放入特制的玻璃試管中（圖 2-1（a）（b）），制作成含有不同鋼絲含量的復(fù)合相變材料樣品。在相同條件下制備 10 個復(fù)合 PCM 蓄熱單元。（3）自然地暴露冷卻至固態(tài)(圖 2-1 (c))。
2.2 復(fù)合 PCM 蓄熱單元實驗研究2.2.1 平均傳熱系數(shù)測定實驗RT50 的熔點范圍是 47-55℃，鹽梯度太陽池儲熱層溫度一般在 50-70℃，因此分別設(shè)置在 55℃和 65℃恒溫水浴中對復(fù)合 PCM 蓄熱單元進行實驗測定，目的是在兩個溫度條件下，對所制備的復(fù)合 PCM 蓄熱單元平均傳熱系數(shù)的測定。恒溫水浴實驗裝置如圖 2-2（a）所示，主要由 HH-600 型恒溫水浴、PT100熱電偶溫度傳感器、四通道 THTZ408R 型溫度數(shù)據(jù)記錄儀和計算機組成。各部分的作用和工作參數(shù)：恒溫水浴控制水的溫度，溫度控制范圍為室溫+5℃-100℃，控制精確度為±0.5℃；熱電偶用于測量在復(fù)合 PCM 蓄熱單元在實驗過程中的內(nèi)部的溫度變化，測量范圍為-50℃-380℃，測量精度為±0.01℃；數(shù)據(jù)記錄儀用于收集溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集周期為 1min，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C進行圖像分析處理。
探究添加鋼絲是否會對石蠟的熱物性能產(chǎn)生影響。二是石蠟在循環(huán)相變過程中熔化潛熱和熔點是否會發(fā)生變化。將制備好的復(fù)合 PCM 蓄熱單元放入 25ml 陶瓷杯中，每個陶瓷杯中的樣品質(zhì)量約為 16g。樣品放置在恒定溫度為 100℃的馬弗爐中 30min（如圖 2-3（a）（b）），然后取出自然冷卻（如圖 2-3（c）），共循環(huán)相變（每次相變包括一次熔化過程和凝固過程）55 次。因為實驗時間特別巨大，因此只選取 C 組：0%、4%和 10%的樣品進行循環(huán)相變過程的實驗。圖 2-3 為循環(huán)相變實驗的裝置和實驗過程。
【參考文獻】
相關(guān)期刊論文 前6條
1 李麗莎;閆全英;;添加石蠟的相變水泥墻傳熱性能分析[J];太陽能學(xué)報;2012年01期
2 丁鵬;黃斯銘;錢佳佳;王倩;饒汗;諶靜;;石蠟和石墨復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱性能研究[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年02期
3 王哲斌;許淑惠;嚴穎;;石蠟相變蓄熱過程數(shù)值模擬[J];北京建筑工程學(xué)院學(xué)報;2008年02期
4 盛青青;章學(xué)來;;石蠟類復(fù)合相變材料的研究進展[J];制冷空調(diào)與電力機械;2008年02期
5 謝望平;朱冬生;汪南;劇霏;;石蠟熔化蓄熱的實驗研究[J];廣東化工;2008年01期
6 張海明;李成海;唐雅娟;;石蠟應(yīng)用新進展[J];天津化工;2006年05期
本文編號：2815647
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