太陽(yáng)能是可再生能源中可利用儲(chǔ)量最豐富的能源之一,但是太陽(yáng)能自身的分散性和間歇性是制約其廣泛應(yīng)用的主要因素;利用蓄熱技術(shù)以改善可再生能源的不穩(wěn)定性和波動(dòng)性,是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能可靠高效利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。同時(shí),蓄熱不僅可以將太陽(yáng)能、工業(yè)余熱、移動(dòng)式熱源廢熱等中低品位能量可控地存儲(chǔ)與釋放,還可以通過(guò)主動(dòng)調(diào)控實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)穩(wěn)定地輸出。因此,高效穩(wěn)定的蓄熱技術(shù)研究是當(dāng)前可再生能源利用研究的重點(diǎn)。而其中相變材料改性和蓄熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化又是蓄熱技術(shù)需要綜合考慮的技術(shù)難點(diǎn)。本文主要工作是針對(duì)太陽(yáng)能能流變化特點(diǎn)和蓄熱溫區(qū)范圍,選取了蓄熱密度較大、穩(wěn)定性較好的赤藻糖醇作為儲(chǔ)熱介質(zhì),并設(shè)計(jì)了該介質(zhì)的雙螺旋盤(pán)管相變蓄熱器。首先通過(guò)計(jì)算和數(shù)值模擬的方法對(duì)比分析了螺旋盤(pán)管的管徑、彎曲半徑和流體流速對(duì)流動(dòng)壓降及對(duì)流換熱特性的影響,模擬發(fā)現(xiàn):螺旋盤(pán)管的管徑增加,換熱系數(shù)會(huì)增加,壓降減小;螺旋盤(pán)管的彎曲半徑減小,壓降會(huì)增加;流體流速對(duì)換熱系數(shù)和壓降影響更大。然后建立了帶可視化視窗的太陽(yáng)能中低溫相變蓄熱實(shí)驗(yàn)臺(tái),研究了赤藻糖醇雙螺旋盤(pán)管蓄熱器的蓄熱特性,獲得了相變蓄熱材料在雙螺旋盤(pán)管相變蓄熱器內(nèi)的溫度變化和熔化規(guī)律,并分析了進(jìn)口流量對(duì)蓄熱性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:蓄熱材料熔化過(guò)程用時(shí)450 min,相變材料熔化過(guò)程均勻,熔化率為95%;布置在相變蓄熱器上端靠近管壁的溫度測(cè)點(diǎn)溫度上升最快;靠近箱體底部的蓄熱材料溫度升高比較慢;改變進(jìn)口流量對(duì)于蓄熱器的進(jìn)、出口溫度影響不大,對(duì)于蓄熱速率基本上沒(méi)有影響;提高導(dǎo)熱油的入口溫度,會(huì)明顯的加快蓄熱材料的熔化速度。并用數(shù)值分析方法模擬了雙螺旋盤(pán)管蓄熱器蓄熱過(guò)程的溫度變化和熔化特性,及進(jìn)口溫度的影響,并進(jìn)行了對(duì)比分析。最后以一個(gè)太陽(yáng)能蓄熱熱水系統(tǒng)為案例,對(duì)比分析了有、無(wú)蓄熱的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TK513.5
【部分圖文】：

以太陽(yáng)能是干凈清潔的能源。在我國(guó)年日照小時(shí)數(shù)大于 2000 小時(shí)的區(qū)域占土面積 2/3 以上，我國(guó)所擁有的太陽(yáng)能總量非常豐富，具有很好的開(kāi)發(fā)、應(yīng)值。但是太陽(yáng)能有著自身的缺點(diǎn)，太陽(yáng)能的分散性和間歇性是影響使用的主素，陰天下雨等氣候因素對(duì)太陽(yáng)輻射的影響也是無(wú)法預(yù)料的；不同地域的太照強(qiáng)度會(huì)有很大的差別，并且隨著晝夜的交替和季節(jié)的變化而變化。因此要陽(yáng)能利用高效可靠，就需要把晴天收集到的太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化成熱能儲(chǔ)存起來(lái)保證使用。其中，蓄熱技術(shù)是用來(lái)儲(chǔ)存熱量和能量的很好的方式，尤其是對(duì)較分散、集中度不高的余熱能和太陽(yáng)能，因此蓄熱技術(shù)在太陽(yáng)能利用系統(tǒng)中非常重要的作用。太陽(yáng)能蓄熱的原理是：太陽(yáng)能集熱器把輻射到集熱器上的太陽(yáng)能，搜集轉(zhuǎn)熱能用來(lái)加熱導(dǎo)熱介質(zhì)，然后經(jīng)過(guò)換熱器把熱量傳遞給相變蓄熱器里邊的儲(chǔ)質(zhì)，儲(chǔ)熱介質(zhì)在高標(biāo)準(zhǔn)的保溫條件下將熱量蓄存起來(lái)，在需要用能或者的時(shí)候熱介質(zhì)再經(jīng)過(guò)換熱器把儲(chǔ)存的熱量釋放出來(lái)給熱用戶端。儲(chǔ)熱介質(zhì)與導(dǎo)熱介以是同一種物質(zhì)，也可以是不同種物質(zhì)，圖 1-1 為蓄熱和放熱過(guò)程的示意圖

第一章 緒 論圖 1-3 是相變材料的相變溫度和潛熱值分布圖[4]，從圖上可以看出從-00 ℃都有可選擇的蓄熱材料，而且蓄熱材料的潛熱值隨著相變溫度加，在相同熱源溫度的情況下，我們應(yīng)該盡可能的選擇相變溫度高的列出的相變材料主要包括低溫相變材料：共晶混合物、鹽水合物、脂水合物、鹽水溶液；中溫相變材料：糖類、部分石蠟、氫氧化物、硝相變材料：氟化物、碳酸鹽、氯化物、氰化物等。

圖 2-1 螺旋盤(pán)管的物理模型示意圖Figure 2-1 Illustration of physical model of spiral coil旋盤(pán)管長(zhǎng)度計(jì)算公式：(2-5旋盤(pán)管表面積計(jì)算公式：(2-6旋盤(pán)管體積計(jì)算公式：(2-7式中： 為螺旋盤(pán)管長(zhǎng)度，S 為螺旋盤(pán)管表面積，V 為螺旋盤(pán)管體積， 為盤(pán)管節(jié)間距，R 為螺旋盤(pán)管彎曲半徑，k 為螺旋盤(pán)管圈數(shù)，r 螺旋管半徑。阻力系數(shù)計(jì)算公式：= 16/ <2500 (2-8≥2500 && <20000 (2-9

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本文編號(hào)：2811259