太陽能熱利用是可再生能源中最具有廣泛應(yīng)用前景中的一種，但是其開發(fā)利用受到晝夜更迭、四季輪回、天氣變化的影響，能量供給不穩(wěn)定。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可模塊化生產(chǎn)的單元組裝式太陽能儲(chǔ)熱裝置，將單元標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而將標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品進(jìn)行組裝，實(shí)現(xiàn)能量疊加，從而能夠與用戶更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)接，解決能量供求在時(shí)間和空間上不匹配的矛盾,實(shí)現(xiàn)以上事實(shí)，首先需了解每一單元的蓄熱性能，因此對(duì)儲(chǔ)熱單元的蓄熱性能展開研究，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文選擇目前應(yīng)用廣泛的中溫相變材料熔鹽和設(shè)計(jì)一種可單元組裝的太陽能儲(chǔ)熱裝置結(jié)構(gòu)，對(duì)其蓄熱過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)值模擬研究。 首先，根據(jù)能量供求關(guān)系，設(shè)計(jì)一種單元組裝式太陽能儲(chǔ)熱裝置，搭建光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，通過取熱實(shí)驗(yàn)，初步估算了儲(chǔ)熱裝置的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)果表明：自然對(duì)流對(duì)相變材料起到加速其熔化，延緩其凝固的作用，并且儲(chǔ)熱裝置內(nèi)上層溫度變化速率大于下層溫度變化速率，傳熱溫差越大，蓄熱時(shí)間越短。 其次，通過建立物理模型，利用Fluent軟件中的熔化/凝固模型對(duì)相變材料的蓄熱過程進(jìn)行數(shù)值分析，通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了所建立數(shù)學(xué)模型的可靠性，獲得了不同初始條件下，相變材料的熔化過程隨時(shí)間的變化關(guān)系，并得到了相變時(shí)間、蓄熱時(shí)間與傳熱介質(zhì)流速、溫差的關(guān)系表達(dá)式。對(duì)光熱系統(tǒng)以及儲(chǔ)熱裝置的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。 最后，采用強(qiáng)化傳熱-螺紋管換熱器結(jié)構(gòu)和雙循環(huán)螺旋管換熱器結(jié)構(gòu)，通過強(qiáng)化傳熱前后的溫度場(chǎng)對(duì)比，結(jié)果表明： （1）采用螺紋管換熱器強(qiáng)化傳熱后，相變材料一定程度上加快了蓄熱速度，相變時(shí)間提高了約35%，蓄熱時(shí)間提高了約20%，得到了傳熱介質(zhì)流量、溫差與相變時(shí)間、蓄熱時(shí)間的關(guān)系；但儲(chǔ)熱裝置仍然有傳熱死區(qū)現(xiàn)象。 （2）采用雙循環(huán)螺旋管換熱器結(jié)構(gòu)，由于其在儲(chǔ)熱裝置內(nèi)分布均衡，致使每一平面上溫差較小，蓄熱速度明顯加快，相變時(shí)間提高了約50%，蓄熱時(shí)間提高了約40%，得出采用雙循環(huán)螺旋管換熱器結(jié)構(gòu)解決了相變材料熔化過程中存在傳熱死區(qū)的問題；對(duì)強(qiáng)化傳熱方法的研究及實(shí)際工程中的推廣應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TK512
【部分圖文】：

第二章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與熔化實(shí)驗(yàn)功率，從而控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所需要的恒溫要求。具體工作過程為：關(guān)閉閥門 2油桶 1 的溫度，啟動(dòng)熱油泵，開啟可調(diào)加熱器，導(dǎo)熱油在吸熱器、集熱器，油箱之間的回路循環(huán)并加熱。當(dāng)溫度接近所設(shè)定溫度時(shí)，關(guān)閉閥門 1，開啟可調(diào)加熱器通過溫度傳感器來調(diào)節(jié)所需加熱功率，溫度傳感器由溫度控制，使油桶 1 內(nèi)溫度保持在實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度，形成吸熱器-油桶 1-儲(chǔ)熱裝置-油桶熱器-吸熱器循環(huán)加熱回路。

間的回路循環(huán)并加熱。當(dāng)溫度接近所設(shè)定溫度時(shí)，關(guān)閉閥門 1熱器通過溫度傳感器來調(diào)節(jié)所需加熱功率，溫度傳感器由溫桶 1 內(nèi)溫度保持在實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度，形成吸熱器-油桶 1-儲(chǔ)熱裝熱器循環(huán)加熱回路。圖 2. 1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作原理圖Fig 2.1 The experimental system principle diagram

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文進(jìn)而加熱流過吸熱器的傳熱介質(zhì)，聚光比大約為 20~80，最高運(yùn)行溫0℃。式集熱器，它是將太陽輻射通過定日鏡反射集中到位于高塔頂部的種非成像集熱器,其中定日鏡由許多平面反射鏡組成，聚光比約為 高運(yùn)行溫度為 500℃~2000℃[1]。式聚光集熱器，它是通過一個(gè)由定焦點(diǎn)的拋物線旋轉(zhuǎn)而成的蝶形集一般可達(dá) 1000~3000，最高運(yùn)行溫度可達(dá) 2000℃[30]。蝶式集熱器聚溫度高，可根據(jù)用戶的需求組成矩陣形式，提供熱量，在中高溫光性價(jià)比較高。本課題根據(jù)太陽能光熱的發(fā)展及需求，采用了太陽能行集熱，如圖 2.3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2844309