直接式蓄熱傳熱強(qiáng)化的實(shí)驗(yàn)以及模擬研究.pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文直接式蓄熱傳熱強(qiáng)化的實(shí)驗(yàn)以及模擬研究直接式蓄熱傳熱強(qiáng)化的實(shí)驗(yàn)以及模擬研究ExperimentalNumericalSimulationStudyonTheHeatTransferEnhancementofDirectContactThermalStageSystem一級(jí)學(xué)科：動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科專業(yè)：熱能工程作者姓名：趙棟指導(dǎo)教師：趙軍教授天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一五年十二月I中文摘要中文摘要近些年來隨著社會(huì)的快

2、速發(fā)展以及人民生活水平的提高，建筑能耗呈現(xiàn)直線增長趨勢，但是由于受到供暖管網(wǎng)的限制，南方大部分地區(qū)以及鄉(xiāng)村地區(qū)無法實(shí)現(xiàn)集中供暖，在這些無法進(jìn)行集中供暖的地區(qū)，一般采用燃煤、燃油或者燃?xì)庀到y(tǒng)。這類小型系統(tǒng)效率低、污染大，而且成本較高，經(jīng)濟(jì)性極差。另一方面，鋼廠、電廠、冶金廠等工業(yè)產(chǎn)生大量的工業(yè)余熱，這是對(duì)能源的極大浪費(fèi)，而且也造成了一定的環(huán)境污染；此外，當(dāng)前對(duì)于太陽能的利用主要集中在高溫區(qū)域，而中低溫太陽能并沒有被充分利用起來。上面所述的

3、工業(yè)余熱以及中低溫太陽能的溫度主要集中在100℃~200℃，處于這一溫度段的工業(yè)余熱以及太陽能完全能夠滿足建筑物供暖的需求。但是無論是工業(yè)余熱還是太陽能都存在著能量密度低以及間歇不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，直接用于供暖熱源的話很難保證供暖的穩(wěn)定性。為了保證供暖系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須使用蓄熱系統(tǒng)，將工業(yè)余熱以及太陽能的熱量蓄存在蓄熱系統(tǒng)中，為供暖系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的熱源。針對(duì)中低溫蓄熱，根據(jù)蓄熱材料的相變溫度、相變潛熱、穩(wěn)定性以及安全性、經(jīng)濟(jì)性選擇赤藻糖醇作

4、為蓄熱介質(zhì)。但是赤藻糖醇的導(dǎo)熱系數(shù)較小，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的蓄放熱速率，所以必須采用有效措施對(duì)蓄熱系統(tǒng)的傳熱進(jìn)行強(qiáng)化。論文通過向赤藻糖醇中添加膨脹石墨制備了導(dǎo)熱增強(qiáng)型復(fù)合材料，并通過實(shí)驗(yàn)以及模擬的方法，研究了膨脹石墨膨脹石墨復(fù)合相變材料在直接式蓄熱系統(tǒng)中的蓄熱特性。本文研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下：（1）通過熔融共混法制備了膨脹石墨赤藻糖醇復(fù)合相變材料，對(duì)膨脹石墨赤藻糖醇的基本熱物性進(jìn)行了測試，包括DSC測試，導(dǎo)熱系數(shù)測試，對(duì)不同膨脹石墨含量的

5、復(fù)合材料的相變溫度、相變潛熱、導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了比較；（2）通過實(shí)驗(yàn)對(duì)復(fù)合材料的熔化凝固特性進(jìn)行了研究及分析；（3）通過實(shí)驗(yàn)研究了以赤藻糖醇和復(fù)合材料作為蓄熱介質(zhì)的直接式蓄熱系統(tǒng)的蓄熱特性，通過研究發(fā)現(xiàn)采用膨脹石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的復(fù)合材料，充熱過程相變材料熔化速度明顯加快；（4）對(duì)直接式蓄熱系統(tǒng)的蓄放熱過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在整個(gè)蓄放熱過程中蓄熱時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于放熱時(shí)間，而且復(fù)合材料并不能顯著的縮短放熱過程的時(shí)間，所以強(qiáng)化換熱的研究重