【摘要】：太陽能是非常常見的清潔能源,具有廣泛的應(yīng)用前景,但是由于太陽能在利用過程中存在間歇性和不穩(wěn)定性的特點,為了克服這些特點,人們使用蓄熱裝置將太陽能以熱能形式儲存起來,在使用時再將熱能轉(zhuǎn)化為其他能量使用,太陽能熱水系統(tǒng)是應(yīng)用最早的、最廣泛的太陽能蓄熱系統(tǒng),研究中低溫蓄熱技術(shù),對提高太陽能熱水系統(tǒng)性能有重要影響。(1)本文基于一個小型太陽能熱水系統(tǒng),建立了相變換熱器的物理模型,并在該模型了選取一個相變蓄熱單元進行研究,建立了相變蓄熱單元的物理和數(shù)學(xué)模型,分析研究了有、無自然對流時相變蓄熱單元蓄熱特性;研究了相變蓄熱單元尺寸和熱流體溫度對相變蓄熱單元蓄熱特性的影響;研究了相變蓄熱單元入口流速對蓄/放熱特性的影響;研究了相變蓄熱單元初始溫度對放熱特性的影響,得出結(jié)論:蓄熱單元半徑為60mm,熱流體溫度為373K,入口流速為0.07m/s時為最佳工況。(2)建立了太陽能熱水系統(tǒng)的仿真模型,對全年運行工況下進行仿真模擬,并在全年運行中選取夏季典型日和冬季典型日的模擬結(jié)果進行比較分析;對比研究了有無、相變情況下集熱器吸收的有用能、集熱器效率和太陽能保證率。得出結(jié)論:夏季典型日集熱器吸收的有用能、集熱器效率和太陽能保證率均高于冬季典型日;有相變集熱器吸收的有用能、集熱器效率和太陽能保證率均高于無相變情況。(3)模擬分析不同入口流速對換熱流體進出口溫度影響以及典型冬季和夏季天氣時集熱器效率、太陽能保證率和換熱流體進出口溫度的變化情況,得出結(jié)論:隨著入口流速的增大,水箱入口溫度略微降低,出口溫度逐漸增大,綜合分析得出最佳入口流速為0.07m/s;集熱器效率和太陽能保證率隨水箱溫度升高而升高,隨著放熱過程的進行,集熱器效率和太陽能保證率均先保持不變后降低;蓄熱水箱放熱過程中可以達到的溫度為353K左右,證明了第三章結(jié)論的合理性。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK515
【圖文】：

圖 3-1 蓄熱裝置物理模型，對物理模型做了以下假設(shè)：材料純凈，各向同性；材料的傳熱沿周向?qū)ΨQ，只考慮沿軸向和徑向的傳熱；發(fā)生在一定很小溫度范圍內(nèi)，相變材石蠟固、液兩相物性 Boussinesq（布辛涅司克）假設(shè)，不考慮固液兩相密度差考慮流體密度變化；厚度為零，管壁內(nèi)側(cè)與外側(cè)溫度相等。假設(shè)，選取蓄熱系統(tǒng)中的一個蓄熱單元進行模擬分析，與外管之間為相變蓄熱材料，相變蓄熱單元為三維對稱示，蓄熱單元高度為 100mm，內(nèi)管直徑為 40mm，外管直徑熱流體 相變蓄熱材料

圖 3-1 蓄熱裝置物理模型理模型做了以下假設(shè)：，各向同性；熱沿周向?qū)ΨQ，只考慮沿軸向和徑向的定很小溫度范圍內(nèi)，相變材石蠟固、液兩esq（布辛涅司克）假設(shè)，不考慮固液兩體密度變化；，管壁內(nèi)側(cè)與外側(cè)溫度相等。選取蓄熱系統(tǒng)中的一個蓄熱單元進行模擬之間為相變蓄熱材料，相變蓄熱單元為三單元高度為 100mm，內(nèi)管直徑為 40mm，熱流體 相變蓄熱材

圖 3-3 對比驗證分析對流對蓄熱的影響初始溫度為 290K，內(nèi)壁壁面固定溫度為 373 100mm 時蓄熱特性，40s 時液相率分布如由內(nèi)向外逐層熔化的，由于忽略重力，此時相分布，可以看出內(nèi)壁側(cè)石蠟先開始熔化，石蠟換熱的影響。0 50 100 150 200 250 300 350 400305310模擬時間/min

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