太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是太陽能利用的重要方式。但太陽能受環(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,亟需開發(fā)新型有效的高溫儲能系統(tǒng)。論文在此研究背景下,首先利用石墨泡沫的高導熱性,制備出適用于太陽能熱發(fā)電儲能系統(tǒng)的石墨泡沫/共晶鹽復合相變材料,并通過實驗研究了其穩(wěn)定性能;然后采用數(shù)值模擬方法對其儲能單元分析,研究了復合相變材料儲能過程;最后以總熔化（凝固）時間和總平均熱流密度為考核指標對儲能單元性能影響因素進行分析評判�？v觀全文,得出以下結論:（1）經(jīng)20次、50次、100次熱循環(huán)測試,制備的石墨泡沫/共晶鹽的泄漏量分別為0.33%、2.99%、4.60%,且材料物質結構幾乎沒有變化。結果表明該復合相變材料在使用中具有較強的穩(wěn)定性,使用周期長,應用價值高。（2）對純共晶鹽與石墨泡沫/共晶鹽相變過程模擬研究發(fā)現(xiàn):石墨泡沫/共晶鹽導熱系數(shù)高,減少了總熔化（凝固）時間,提高了相變過程傳熱速率;石墨泡沫的局部熱非平衡模型對顯熱溫度場影響極低,對相變過程溫度場影響較大;局部熱非平衡模型能夠客觀的反映復合相變材料的相變過程,更能從機理解釋石墨泡沫/共晶鹽相變過程中能量的傳遞;石墨泡沫的加入,降... 

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 石墨泡沫及相變儲能材料的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 石墨泡沫的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 熔融鹽相變儲能材料研究現(xiàn)狀
        1.2.3 強化PCM傳熱性能的研究
    1.3 儲能系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內容
2 石墨泡沫/共晶鹽復合相變材料制備
    2.1 實驗準備
        2.1.1 材料制備實驗準備
        2.1.2 測試實驗選擇
    2.2 共晶鹽的制備研究
        2.2.1 不同配比共晶鹽的制備
        2.2.2 共晶鹽相變特性分析
    2.3 復合相變材料注入比研究
        2.3.1 復合相變材料的制備
        2.3.2 復合相變材料注入比
        2.3.3 實驗參數(shù)對注入比的影響分析
    2.4 穩(wěn)定性分析
        2.4.1 共晶鹽的穩(wěn)定性分析
        2.4.2 復合相變材料的穩(wěn)定性測試與分析
    2.5 本章小結
3 模型的建立與驗證
    3.1 相變傳熱的數(shù)學模型
        3.1.1 溫度法模型
        3.1.2 焓法模型
    3.2 FLUENT熔化/凝固模型介紹
    3.3 模型的建立
        3.3.1 物理模型
        3.3.2 數(shù)學模型及計算方法
        3.3.3 邊界條件及Fluent軟件設置
    3.4 模型算法及網(wǎng)格獨立性驗證
        3.4.1 模型算法驗證
        3.4.2 網(wǎng)格獨立性考核
    3.5 本章小結
4 儲能單元相變過程的數(shù)值模擬研究
    4.1 石墨泡沫對共晶鹽熔化過程的影響
        4.1.1 石墨泡沫對溫度分布的影響
        4.1.2 石墨泡沫對液相分數(shù)的影響
    4.2 石墨泡沫對共晶鹽凝固過程的影響
        4.2.1 石墨泡沫對溫度分布的影響
        4.2.2 石墨泡沫對液相分數(shù)的影響
    4.3 局部熱非平衡模型對溫度場的影響
        4.3.1 熔化過程溫度場分析
        4.3.2 凝固過程溫度場分析
    4.4 相變過程總儲能量的變化
        4.4.1 相變過程中總能量的變化
        4.4.2 平均熱流密度
    4.5 本章小結
5 儲能單元中影響因素分析
    5.1 進口溫度對儲能單元性能的影響
        5.1.1 進口溫度對總熔化（凝固）時間的影響
        5.1.2 進口溫度對總平均熱流密度的影響
    5.2 進口速度對儲能單元性能的影響
        5.2.1 進口速度對總熔化（凝固）時間的影響
        5.2.2 進口速度對總平均熱流密度的影響
    5.3 管長對儲能單元性能的影響
        5.3.1 管長對總熔化（凝固）時間的影響
        5.3.2 管長對總平均熱流密度的影響
    5.4 換熱管間距對儲能單元單元的影響
        5.4.1 換熱管間距對總熔化（凝固）時間的影響
        5.4.2 換熱管間距對總平均熱流密度的影響
    5.5 孔隙度對儲能單元性能的影響
        5.5.1 孔隙度對總熔化（凝固）時間的影響
        5.5.2 孔隙度對總平均熱流密度的影響
    5.6 本章小結
6 結論與展望
    6.1 主要結論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
附錄 局部熱非平衡模型中有關參數(shù)計算過程
參考文獻
個人簡歷與攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]太陽能熔鹽蓄熱罐蓄熱過程的性能研究[J]. 王興,靳智平,劉宏麗.  山西電力. 2015(02)
[2]太陽能儲熱裝置的蓄熱性能研究[J]. 馬濤,馬少波.  太陽能. 2014(09)
[3]太陽能中溫相變儲熱材料的研究進展與展望[J]. 吳建鋒,宋謀勝,徐曉虹,成昊,饒鄭剛.  材料導報. 2014(17)
[4]利用傅里葉變換紅外-拉曼光譜研究金屬陽離子對含氧酸根結構的影響[J]. 何書美.  中國測試. 2014(01)
[5]相變蓄熱水平套管內凝固過程的數(shù)值模擬[J]. 李啟宇,趙敬德,李林林,黎榮標.  科技創(chuàng)新導報. 2014(03)
[6]太陽能熱發(fā)電復合相變蓄熱材料的實驗研究[J]. 李勇,郭蓓,黃官飛,譚書鵬,河合武,宮保修一,束鵬程.  西安交通大學學報. 2014(03)
[7]泡沫復合相變材料儲放熱過程的實驗數(shù)值模擬研究[J]. 盛強,邢玉明.  功能材料. 2013(15)
[8]泡沫石墨/石蠟復合相變材料熱物性研究[J]. 肖鑫,張鵬.  工程熱物理學報. 2013(03)
[9]同心套管雙程流相變蓄熱單元蓄放熱特性研究[J]. 徐峰,田海川,孫勇,師涌江.  流體機械. 2013(01)
[10]多孔介質蓄熱過程中的非熱平衡溫差分析[J]. 楊小平,楊曉西,左遠志.  廣東化工. 2013(02)

博士論文
[1]熔融鹽高溫斜溫層混合蓄熱的熱過程特性[D]. 左遠志.華南理工大學 2010
[2]高溫相變蓄熱材料的制備及性能研究[D]. 王勝林.昆明理工大學 2007

碩士論文
[1]石墨泡沫/共晶鹽復合相變材料制備及等效導熱系數(shù)研究[D]. 羅志軍.鄭州大學 2014
[2]太陽能熱發(fā)電高溫相變儲能材料熱物性強化研究[D]. 趙文佳.華北電力大學 2014
[3]多孔石墨泡沫材料的流動及導熱性能研究[D]. 凌婭.重慶大學 2012
[4]石墨泡沫強化共晶鹽相變蓄熱數(shù)值模擬研究[D]. 劉樹蘭.鄭州大學 2012
[5]泡沫金屬對相變蓄熱強化性能的數(shù)值模擬及實驗研究[D]. 劉鳳青.河北科技大學 2010
[6]多孔石墨基相變儲能材料的制備及熱性能研究[D]. 程立媛.山東輕工業(yè)學院 2009
[7]相變蓄熱技術的數(shù)值模擬研究[D]. 陳俊.鄭州大學 2007
[8]金屬基相變復合蓄熱材料的實驗研究[D]. 祁先進.昆明理工大學 2005



本文編號：3649869