中溫太陽能集熱系統(tǒng)相變材料的貯能性能及過冷特性的研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們物質(zhì)文化、生活水平不斷得到提高，人類對能源的需求越來越大，而煤炭、石油、天然氣等常規(guī)能源日益減少，因此，新能源和可再生能源的開發(fā)利用越來越受到重視。太陽能是新能源和可再生能源中最引人注目、開發(fā)研究最多、應(yīng)用最廣的清潔能源。但是到達(dá)地球表面的太陽輻射能量密度不高，且受地理位置、晝夜和季節(jié)交替等規(guī)律性變化的影響，以及陰、晴、云、雨等隨機因素的制約。因此，為了滿足生產(chǎn)、生活用能連續(xù)、穩(wěn)定供應(yīng)的需要，就需要通過儲熱物

2、質(zhì)把多余的太陽能儲存起來，在太陽能不足時再釋放出來。而相變儲能材料即可滿足這一要求，因此，人們在不斷尋求和研究適用于太陽能熱利用技術(shù)且性能穩(wěn)定的相變儲能材料。 三水合醋酸鈉具有較適宜的熔點溫度和較高的熔化潛熱，且價格便宜、導(dǎo)熱系數(shù)大、毒性小、無異味，是無機水合鹽相變儲能材料中研究較多的一種。但是其存在嚴(yán)重的過冷和相分層現(xiàn)象，過冷度甚至可達(dá)幾十度，制約了其實際應(yīng)用。因此，本文采用“愛迪生法”，通過大量試驗對三水合醋酸鈉相變儲能材料

3、的過冷特性與循環(huán)穩(wěn)定性進行了研究與改善。結(jié)果顯示，以三水合醋酸鈉分析純?yōu)榛|(zhì)材料，以3％用量的羧甲基纖維素作為增稠劑，分別以0.5％的磷酸鈉、硅酸鈉和硼砂作為成核劑時，可以有效減小體系的過冷度(減小至10℃以內(nèi))，改善了體系的循環(huán)性能。本文還測得了三水合醋酸鈉體系各次循環(huán)的XRD圖譜和固相比熱容數(shù)據(jù)，并對其進行了分析，從物相結(jié)構(gòu)及晶型轉(zhuǎn)變的角度解釋了三水合醋酸鈉體系的性能隨著循環(huán)次數(shù)的增加而衰減的原因。 由于脂肪酸和石蠟具有有機

4、酸的優(yōu)點，如共熔、幾乎沒有過冷現(xiàn)象、蒸汽壓較低、無毒性、對金屬容器無腐蝕，良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性等，因此，本文選擇了熔點和熔化潛熱較適宜的硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸及石蠟進行了循環(huán)性能的研究；測得了各試樣多次熔化.凝固循環(huán)前后的固相和液相比熱容數(shù)據(jù)，并進行了相關(guān)分析，從晶體結(jié)構(gòu)方面解釋了比熱容變化的原因；并通過硬脂酸、棕櫚酸及肉豆蔻酸的XRD圖譜分析，指出了這三種PCMs循環(huán)性能較穩(wěn)定的原因。從而得出，硬脂酸、棕櫚酸及肉豆蔻酸無過冷現(xiàn)象，且