相變蓄能器的設計開發(fā).pdf

1、自20世紀70年代的世界能源危機以來，相變蓄能技術的基礎應用研究在發(fā)達國家迅速崛起并不斷發(fā)展，現(xiàn)己成為開發(fā)新能源、協(xié)調(diào)能量供求在時間和強度上的不匹配、提高能源利用率的重要技術之一?，F(xiàn)在我國有越來越多的地區(qū)在推行峰谷電價制度，相變蓄能技術能起到移峰填谷的作用，既可以緩解電網(wǎng)負荷，又能由此而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。在相變蓄能技術的研究中，蓄能材料的開發(fā)是最為人們所關注的。固-液相變蓄能材料因具有蓄能密度大、蓄能過程近似恒溫、體積變化小、過程易控

2、制等優(yōu)點而得到各國科學家的J}泛重視。 固-液相變蓄能材料的種類很多。根據(jù)相變溫度，材料可分為高溫、中溫和低溫材料。中低溫材料主要是一些無機鹽水合物、有機物、高分子材料，此溫度范圍內(nèi)的相變材料是常用的儲能材料，是近年來國內(nèi)外在能源利用和材料科學方面開發(fā)研究十分活躍的領域。 固-液相變蓄能技術需研究的問題很多，主要歸結為兩大類。一類是相變材料性質(zhì)的研究，包括材料的熱物性及相變傳熱過程的機理、材料的壽命及穩(wěn)定性等。這些涉及到

3、熱物性測定、量熱技術分析和熱分析以及物理化學領域。另一類是相變材料應用的研究，包括材料與容器的相容性，相變換熱器的設計，提高相變材料導熱能力的措施，儲熱裝置的強化傳熱及運行工況的控制等等。 本文從現(xiàn)有的多種中低溫相變蓄能材料中選取硬脂酸、石蠟、六水合氯化鎂、十二水合硫酸鋁鉀以及氯化鋁&氯化鉀混合物5種相變材料，進行理論與試驗研究，通過DSC測試、溫度曲線法測試和循環(huán)熔凍試驗方法測試其相變溫度、相變潛熱、比熱等熱物性參數(shù)，并且對其

4、相變性能進行考察。硬脂酸和石蠟有著較高的相變潛熱，并且在循環(huán)熔凍中保持著很好的相變性能，但儲能密度較低且導熱系數(shù)偏低;六水合氯化鎂和十二水和硫酸鋁鉀雖然儲能密度較高，但其過冷、析出等性質(zhì)制約了它們的應用;氯化鋁&氯化鉀混合物因為混合比例和材料本身性質(zhì)的問題而被淘汰。 之后，利用前面試驗中篩選出的性能較優(yōu)的硬脂酸作為相變材料，設計了一種相變蓄能電熱水器蓄熱裝置。該熱水器與市場主流的電熱水器相比具有體積小、成本低、運行費用低、安全性