相變蓄熱技術(shù)是提高太陽能利用效率的重要途徑之一。本文基于三水合醋酸鈉,搭建了一套相變蓄熱水箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),在初始水溫為80℃、進(jìn)水溫度為5℃的工況下,測試得到了水箱的熱力學(xué)特性,并基于水箱內(nèi)各溫度點(diǎn)隨無量綱時(shí)間的變化,采用填充效率和混合數(shù)分析法,分析了相變蓄熱水箱的熱分層特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)水箱溫度為80℃時(shí),普通水箱和相變蓄熱水箱的能量分別為18. 81 MJ和19. 34 MJ。進(jìn)口體積流量相同時(shí),相變蓄熱球越靠近水箱進(jìn)口,水箱的熱分層效果越好。普通水箱的熱分層效果要強(qiáng)于相變蓄熱球在第1、2和3層時(shí),但弱于相變蓄熱球在第4層時(shí)。當(dāng)進(jìn)口體積流量為9 L/min、t*=1時(shí),相變蓄熱球在第1層和第4層時(shí)的填充效率分別為0. 497和0. 581,而普通水箱的填充效率為0. 573。隨著進(jìn)水流量的增大,水箱內(nèi)混合程度升高,斜溫層厚度變大,水箱分層效果下降。當(dāng)進(jìn)口體積流量大于7 L/min且相變蓄熱球位于底部時(shí),相變蓄熱水箱的熱分層特性最佳。 

【文章來源】：制冷學(xué)報(bào). 2020,41(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理

相變蓄熱球在水箱中的位置

當(dāng)進(jìn)口體積流量為9 L/min時(shí)，相變蓄熱球在不同位置時(shí)混合數(shù)隨無量綱時(shí)間變化如圖5所示。由圖5可知，無論相變蓄熱球處于何位置，其混合數(shù)隨無量綱時(shí)間的變化趨勢均為先減小后增大，這表明無論相變蓄熱球處于何位置，水箱內(nèi)的熱分層程度均為先增加后降低。水箱底部的均勻狀態(tài)被低溫進(jìn)水破壞，導(dǎo)致分層程度增加，但由于進(jìn)水速度不足以在短時(shí)間內(nèi)置換完箱內(nèi)全部熱水，所以水箱仍表現(xiàn)出明顯的分層。隨著水箱上層熱水逐漸被冷水置換，分層程度減小，水箱內(nèi)水溫又再次趨于一致，混合數(shù)隨之增大。相變蓄熱球在不同位置時(shí)混合數(shù)的最小值均出現(xiàn)在無量綱時(shí)間約為0.1時(shí)，而且隨著相變蓄熱球位置的下降，其混合數(shù)逐步減小，即相變蓄熱球的位置越靠近水箱入口，對水箱內(nèi)的熱分層效果改善越明顯，這是由于相變蓄熱球與進(jìn)口水流進(jìn)行換熱并起到一定的穩(wěn)流作用，減少了進(jìn)口水流對水箱內(nèi)原有熱水的擾動，且提高了進(jìn)水溫度。此外，普通水箱的混合數(shù)低于相變蓄熱球在第1、2和3層時(shí)，但高于相變蓄熱球在第4層時(shí)，當(dāng)t*=1時(shí)，普通水箱的混合數(shù)為0.968，而相變蓄熱球在第4層時(shí)水箱的混合數(shù)為0.947。圖3 相變蓄熱球在第4層時(shí)，不同流量下，不同測點(diǎn)溫度隨無量綱時(shí)間變化的曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]相變材料太陽能蓄熱水箱熱特性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 陳彥康,張華,王子龍,張喬丹,梁浩.  制冷學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]基于相變儲熱的太陽能多模式采暖系統(tǒng)及應(yīng)用[J]. 何峰,李廷賢,姚金煜,王如竹.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2019(02)
[3]環(huán)形相變單元的蓄熱裝置設(shè)計(jì)及運(yùn)行特性[J]. 侯普民,茅靳豐,劉蓉蓉,陳飛.  制冷學(xué)報(bào). 2018(01)
[4]復(fù)合相變蓄熱材料研究進(jìn)展[J]. 李貝,劉道平,楊亮.  制冷學(xué)報(bào). 2017(04)
[5]新型結(jié)構(gòu)相變蓄熱水箱模型研究及應(yīng)用分析[J]. 周躍寬,俞準(zhǔn),賀進(jìn)安,李水生,任生輝,何益,張國強(qiáng).  建筑科學(xué). 2017(02)
[6]復(fù)合蓄熱式水箱的設(shè)計(jì)及蓄放熱研究[J]. 華維三,章學(xué)來,丁錦宏,劉鋒.  建筑節(jié)能. 2016(11)
[7]一種帶有新型分水器的儲熱水箱分層特性的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王崇愿,張華,王子龍.  制冷學(xué)報(bào). 2016(04)
[8]相變蓄熱系統(tǒng)放熱過程性能實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張志強(qiáng),陳華,周楚.  制冷學(xué)報(bào). 2015(03)



本文編號：3213674