本文關(guān)鍵詞：相變儲熱裝置傳熱強化的實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 當今能源危機和環(huán)境污染已成為社會發(fā)展面臨的兩大難題,開發(fā)利用可再生能源與工業(yè)廢熱對節(jié)能和環(huán)保具有重要的現(xiàn)實意義。相變儲熱系統(tǒng)通過相變材料相變時需要吸收(或放出)大量熱量的性質(zhì)實現(xiàn)能量存儲,這對于解決太陽能與工業(yè)廢熱在供求時間上的不一致問題,以及實現(xiàn)電力的“移峰填谷”,具有重要的實用價值。因此,相變儲熱技術(shù)作為一種能量存儲的新技術(shù),已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的多方關(guān)注。但是,當相變材料、運行工況一定的情況下,最為突出的一個問題是大多數(shù)相變材料(特別是目前用的較多的有機相變材料)的導(dǎo)熱系數(shù)都很低。因此,如何提高相變儲熱裝置傳熱性能的研究也日益成為人們關(guān)注的熱點。 本文在已有理論和研究的基礎(chǔ)上,就如何提高相變儲熱裝置的傳熱性能進行了探討。首先,對儲熱及相變儲熱的應(yīng)用做了介紹,同時對不同種相變儲熱的方式進行了介紹比較,指出固-液相變儲熱具有廣泛的開發(fā)應(yīng)用前景。并在對多種相變材料做全面比較以及DSC分析的基礎(chǔ)上,確定選用北京化學(xué)試劑公司提供的硬脂酸(C18H36O2)作為本文的相變材料(PCM),其熔點(相變溫度)適中,相變潛熱較大,這些特性使其成為一種中常溫相變儲熱裝置中理想的相變儲熱介質(zhì)。 選定了相變材料后,本文通過對多種強化相變儲熱裝置傳熱特性方式比較分析的基礎(chǔ)上,確定了以添加肋片的方式作為本文中強化相變儲熱裝置換熱特性的主要的方式,并將其作為本實驗的主要研究對象。為此,本文設(shè)計了三種不同形狀的肋片,分別為圓形肋片、縱形肋片和螺旋形肋片。 在選定相變材料和強化方式后,本文搭建了強化相變儲熱系統(tǒng)換熱性能實驗臺。該實驗臺由相變儲熱系統(tǒng)和三個輔助系統(tǒng)組成,相變儲熱系統(tǒng)是一個不銹鋼封閉圓筒腔體。三個輔助系統(tǒng)分別為:水路系統(tǒng),電加熱系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實驗分為相變儲熱系統(tǒng)的儲熱和釋熱過程,即相變材料的融化實驗和相變材料的凝固實驗。在儲熱和釋熱實驗中,通過測定在相同的加熱功率、相同的冷卻水溫度和流量時,在相變儲熱系統(tǒng)中不加肋片,加入肋片、加入不同形狀肋片相變儲熱系統(tǒng)中沿徑向不同位置處溫度隨時間的變化,得出加入肋片后使得相變儲熱系統(tǒng)徑向溫度分布均勻,換熱得到強化的結(jié)論。同時,本文還通過改變加熱功率,以及冷卻水溫和雷諾
【關(guān)鍵詞】：相變儲熱裝置 肋片 強化換熱 相變材料 換熱流體
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題的背景及研究意義12-14
• 1.1.1 能源短缺和環(huán)境污染制約當今社會發(fā)展12
• 1.1.2 可再生能源的開發(fā)利用12-13
• 1.1.3 相變儲能的優(yōu)、缺點及強化相變傳熱的意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外關(guān)于強化相變儲能的研究14-18
• 1.2.1 國內(nèi)外有關(guān)強化相變儲能的文獻綜述14-18
• 1.2.2 強化相變儲能技術(shù)存在的問題18
• 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 儲熱及相變儲能材料20-33
• 2.1 引言20-21
• 2.2 儲熱方式分類21-22
• 2.2.1 根據(jù)儲存的能量形態(tài)分類21-22
• 2.2.2 根據(jù)蓄熱溫度范圍分類22
• 2.3 相變蓄熱的概述22-23
• 2.4 相變潛熱儲熱的實際應(yīng)用23-27
• 2.4.1 太陽能熱儲存23-24
• 2.4.2 電力調(diào)峰24
• 2.4.3 工業(yè)儲熱應(yīng)用24-25
• 2.4.4 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[51]25
• 2.4.5 在建筑領(lǐng)域（包括建筑空調(diào)和供暖）的應(yīng)用25-27
• 2.5 所用相變材料的選擇27-32
• 2.5.1 相變材料的選擇27-29
• 2.5.2 相變材料的DSC分析29-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 實驗系統(tǒng)及誤差分析33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 實驗裝置33-37
• 3.2.1 相變蓄熱系統(tǒng)33-34
• 3.2.2 輔助系統(tǒng)34-36
• 3.2.3 溫度測量36
• 3.2.4 流量測量36
• 3.2.5 功率測量36-37
• 3.2.6 長度測量37
• 3.2.7 數(shù)據(jù)采集37
• 3.3 實驗設(shè)備37-38
• 3.3.1 實驗儀器37
• 3.3.2 實驗元件37-38
• 3.4 實驗步驟38-39
• 3.5 實驗系統(tǒng)的搭建及調(diào)試39-41
• 3.5.1 實驗系統(tǒng)的搭建39-40
• 3.5.2 熱電偶的標定40-41
• 3.6 實驗數(shù)據(jù)誤差分析41-43
• 3.6.1 溫度測量誤差42
• 3.6.2 流量測量誤差42-43
• 3.6.3 質(zhì)量測量誤差43
• 3.6.4 功率測量誤差43
• 3.6.5 長度測量誤差43
• 3.6.6 其它環(huán)節(jié)誤差43
• 3.7 本章小結(jié)43-45
• 第4章 相變儲熱裝置儲熱過程及強化45-76
• 4.1 引言45
• 4.2 不加肋片相變儲熱裝置的儲熱性能45-51
• 4.2.1 相變材料的熔化曲線45-47
• 4.2.2 徑向溫度分布47-49
• 4.2.3 熱流密度的影響49-51
• 4.3 加入圓形肋片相變儲熱裝置的儲熱性能51-59
• 4.3.1 加入圓形肋片相變材料融化曲線51-53
• 4.3.2 加入圓形肋片對PCM溫度響應(yīng)的影響53-55
• 4.3.3 圓形肋片對溫度分布的影響及強化傳熱分析55-59
• 4.4 加入縱形肋片相變儲熱裝置的儲熱性能59-66
• 4.4.1 加入縱形肋片相變材料熔化曲線59-60
• 4.4.2 加入縱形肋片對PCM溫度響應(yīng)的影響60-62
• 4.4.3 縱形肋片對溫度分布的影響及強化傳熱分析62-66
• 4.5 加入螺旋形肋片相變儲熱裝置的儲熱性能66-73
• 4.5.1 加入螺旋形肋片相變材料熔化曲線66-67
• 4.5.2 加入螺旋形肋片對PCM溫度響應(yīng)的影響67-70
• 4.5.3 螺旋形肋片對溫度分布的影響及強化傳熱分析70-73
• 4.6 肋片形狀對徑向溫度分布的影響73-75
• 4.6.1 固液界面遷移規(guī)律73-74
• 4.6.2 徑向溫差分布74-75
• 4.7 本章小結(jié)75-76
• 第5章 相變儲熱裝置釋熱過程及強化76-110
• 5.1 引言76
• 5.2 釋熱過程的實驗結(jié)果及曲線分析76-86
• 5.2.1 不加肋片相變儲熱裝置釋熱性能76-81
• 5.2.2 徑向溫度分布81-82
• 5.2.3 冷卻水進口溫度對凝固過程的影響82-84
• 5.2.4 冷卻雷諾數(shù)（流量）的影響84-86
• 5.3 加入圓形肋片相變儲熱裝置的釋熱性能86-94
• 5.3.1 加入圓形肋片硬脂酸的凝固曲線86-91
• 5.3.2 加入圓形肋片徑向溫度分布91-93
• 5.3.3 冷卻水流量對徑向溫度分布的影響93-94
• 5.4 加入縱形肋片相變儲熱裝置的釋熱性能94-102
• 5.4.1 加入縱形肋片硬脂酸的凝固曲線94-99
• 5.4.2 加入縱形肋片徑向溫度分布99-102
• 5.4.3 冷卻水流量對徑向溫差分布的影響102
• 5.5 加入螺旋形肋片相變儲熱裝置的釋熱性能102-108
• 5.5.1 加入螺旋形肋片硬脂酸的凝固曲線102-105
• 5.5.2 加入螺旋形肋片徑向溫度分布105-107
• 5.5.3 冷卻水流量對徑向溫差分布的影響107-108
• 5.6 肋片形狀對徑向溫度分布的影響108-109
• 5.7 本章小結(jié)109-110
• 結(jié)論110-112
• 參考文獻112-117
• 符號表117-118
• 附錄118-122
• 附錄1118-120
• 附錄2120-121
• 附錄3121-122
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文122-123
• 致謝123

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本文編號：351685