折流板式相變蓄熱水箱蓄放熱特性研究.pdf

1、隨著能源緊張，環(huán)境污染問題加劇，太陽(yáng)能作為無污染的清潔能源，已然成為了當(dāng)今研究的新熱點(diǎn)。而太陽(yáng)能用于供暖時(shí)，常常需要龐大的水箱來蓄存熱量，以克服太陽(yáng)能資源時(shí)空分布不均勻，能量密度低等缺點(diǎn)，即使如此，仍然存在集熱與負(fù)荷需求時(shí)間不匹配，蓄熱水箱占地過大等問題；尋求一種新的蓄熱方式亦或蓄熱材料來克服這些問題，已經(jīng)成為了太陽(yáng)能供熱領(lǐng)域的研究新方向。
　　相變材料是一種具有潛熱蓄熱能力的蓄熱材料，溫度達(dá)到相變溫度時(shí)，相變材料蓄熱量迅速提升，

2、且自身溫度不變，設(shè)想在蓄熱水箱中按一定結(jié)構(gòu)加入封裝相變體，則能夠有效提高水箱單位體積蓄熱量，保持水箱水體溫度穩(wěn)定，延長(zhǎng)供熱時(shí)間。
　　本研究首先搭建了一套多用途的能源復(fù)合式利用系統(tǒng)，通過多種因素對(duì)比選擇了50℃石蠟作為相變材料，并將相變材料利用不銹鋼封裝為板片形式，在水箱內(nèi)部以折流結(jié)構(gòu)固定，以增加流體在水箱內(nèi)的換熱時(shí)間與換熱面積。
　　然后通過實(shí)驗(yàn)研究相變水箱蓄放熱特性，以2kW功率電加熱器對(duì)相變水箱加熱，研究不同流量與板間

3、距對(duì)其蓄熱能力的影響，發(fā)現(xiàn)流量對(duì)蓄熱能力影響較小，板間距較小時(shí)阻力較大，過大時(shí)相變材料填充率低，對(duì)比發(fā)現(xiàn)3cm板間距水箱具有較優(yōu)的蓄熱特性；放熱時(shí)采用300m3/h風(fēng)量風(fēng)機(jī)盤管作為末端，填充相變材料的水箱放熱時(shí)長(zhǎng)較普通水箱放熱時(shí)長(zhǎng)至少延長(zhǎng)1h，且流量越小放熱時(shí)間越長(zhǎng)，流量過大，相變材料溫降相對(duì)水體溫降將出現(xiàn)延遲。
　　實(shí)驗(yàn)研究后建立了單一溫度相變法模型，利用MATLAB編譯后與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)值與模擬值在蓄熱工況下誤

4、差為±5％之內(nèi)，放熱時(shí)也均位于±10%之中，具有較高的準(zhǔn)確性。
　　最后利用數(shù)學(xué)模型以恒定進(jìn)水溫度為基礎(chǔ)，以相變比、出水溫度、蓄放熱量與蓄放熱強(qiáng)度為評(píng)價(jià)依據(jù)，對(duì)相變水箱進(jìn)行了模擬研究，研究發(fā)現(xiàn)相變板厚度越小，蓄放熱強(qiáng)度越大，維持水箱溫度的能力也越強(qiáng)；流速越小，蓄放熱時(shí)間越長(zhǎng)，換熱越充分，且隨著流速增大，流速對(duì)蓄放熱的影響逐漸減?。贿M(jìn)水溫度越低，完全相變時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，但隨著溫度增大，溫度對(duì)蓄熱特性的影響逐漸較小，蓄熱能力差別逐漸縮小，放