石墨泡沫-共晶鹽復(fù)合相變材料制備及其儲(chǔ)能單元模擬研究.pdf

1、太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是太陽(yáng)能利用的重要方式。但太陽(yáng)能受環(huán)境因素影響較大，為提高熱發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性及其利用效率，亟需開(kāi)發(fā)新型有效的高溫儲(chǔ)能系統(tǒng)。論文在此研究背景下，首先利用石墨泡沫的高導(dǎo)熱性，制備出適用于太陽(yáng)能熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的石墨泡沫/共晶鹽復(fù)合相變材料，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了其穩(wěn)定性能；然后采用數(shù)值模擬方法對(duì)其儲(chǔ)能單元分析，研究了復(fù)合相變材料儲(chǔ)能過(guò)程；最后以總?cè)刍蹋r(shí)間和總平均熱流密度為考核指標(biāo)對(duì)儲(chǔ)能單元性能影響因素進(jìn)行分析評(píng)判?？v觀全文，得

2、出以下結(jié)論：
　?。?）經(jīng)20次、50次、100次熱循環(huán)測(cè)試，制備的石墨泡沫/共晶鹽的泄漏量分別為0.33％、2.99%、4.60%，且材料物質(zhì)結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有變化。結(jié)果表明該復(fù)合相變材料在使用中具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，使用周期長(zhǎng)，應(yīng)用價(jià)值高。
　　（2）對(duì)純共晶鹽與石墨泡沫/共晶鹽相變過(guò)程模擬研究發(fā)現(xiàn)：石墨泡沫/共晶鹽導(dǎo)熱系數(shù)高，減少了總?cè)刍蹋r(shí)間，提高了相變過(guò)程傳熱速率；石墨泡沫的局部熱非平衡模型對(duì)顯熱溫度場(chǎng)影響極低，對(duì)相變

3、過(guò)程溫度場(chǎng)影響較大；局部熱非平衡模型能夠客觀的反映復(fù)合相變材料的相變過(guò)程，更能從機(jī)理解釋石墨泡沫/共晶鹽相變過(guò)程中能量的傳遞；石墨泡沫的加入，降低了共晶鹽的儲(chǔ)能量，但總?cè)刍蹋r(shí)間顯著地縮短。提出總平均熱流密度的概念，分析了相變過(guò)程中總平均熱流密度的變化，從換熱利用效率角度分析儲(chǔ)能單元中石墨泡沫對(duì)共晶鹽的有利性。
　?。?）以總?cè)刍蹋r(shí)間和總平均熱流密度作為儲(chǔ)能單元性能的考核指標(biāo)，分析傳熱流體進(jìn)口溫度、進(jìn)口速度，儲(chǔ)能單元

4、的管長(zhǎng)、管間距，相變材料的孔隙度等影響因素對(duì)相變過(guò)程儲(chǔ)能單元性能的影響。研究總結(jié)了上述因素與總?cè)刍蹋r(shí)間的變化規(guī)律，并分別擬合得到總平均熱流密度與上述因素的模擬關(guān)聯(lián)式。
　?。?）隨著孔隙率的增大，總?cè)刍蹋r(shí)間增大，總平均熱流密度先增大后減小，存大一個(gè)極大值點(diǎn)，此時(shí)相變儲(chǔ)能單元表現(xiàn)出最佳的儲(chǔ)能特性，極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的孔隙度為0.711，擬合得到總平均熱流密度與孔隙度的關(guān)聯(lián)式為：熔化時(shí)，q=23ε2+34ε+7;凝固時(shí)，q=