太陽能是可再生能源中可利用儲量最豐富的能源之一,但是太陽能自身的分散性和間歇性是制約其廣泛應(yīng)用的主要因素;利用蓄熱技術(shù)以改善可再生能源的不穩(wěn)定性和波動性,是實現(xiàn)太陽能可靠高效利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。同時,蓄熱不僅可以將太陽能、工業(yè)余熱、移動式熱源廢熱等中低品位能量可控地存儲與釋放,還可以通過主動調(diào)控實現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)穩(wěn)定地輸出。因此,高效穩(wěn)定的蓄熱技術(shù)研究是當(dāng)前可再生能源利用研究的重點。而其中相變材料改性和蓄熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化又是蓄熱技術(shù)需要綜合考慮的技術(shù)難點。本文主要工作是針對太陽能能流變化特點和蓄熱溫區(qū)范圍,選取了蓄熱密度較大、穩(wěn)定性較好的赤藻糖醇作為儲熱介質(zhì),并設(shè)計了該介質(zhì)的雙螺旋盤管相變蓄熱器。首先通過計算和數(shù)值模擬的方法對比分析了螺旋盤管的管徑、彎曲半徑和流體流速對流動壓降及對流換熱特性的影響,模擬發(fā)現(xiàn):螺旋盤管的管徑增加,換熱系數(shù)會增加,壓降減小;螺旋盤管的彎曲半徑減小,壓降會增加;流體流速對換熱系數(shù)和壓降影響更大。然后建立了帶可視化視窗的太陽能中低溫相變蓄熱實驗臺,研究了赤藻糖醇雙螺旋盤管蓄熱器的蓄熱特性,獲得了相變蓄熱材料在雙螺旋盤管相變蓄熱器內(nèi)的溫度變化和熔化規(guī)律,并分析了進(jìn)口流量對蓄熱性能的影響,實驗結(jié)果表明:蓄熱材料熔化過程用時450 min,相變材料熔化過程均勻,熔化率為95%;布置在相變蓄熱器上端靠近管壁的溫度測點溫度上升最快;靠近箱體底部的蓄熱材料溫度升高比較慢;改變進(jìn)口流量對于蓄熱器的進(jìn)、出口溫度影響不大,對于蓄熱速率基本上沒有影響;提高導(dǎo)熱油的入口溫度,會明顯的加快蓄熱材料的熔化速度。并用數(shù)值分析方法模擬了雙螺旋盤管蓄熱器蓄熱過程的溫度變化和熔化特性,及進(jìn)口溫度的影響,并進(jìn)行了對比分析。最后以一個太陽能蓄熱熱水系統(tǒng)為案例,對比分析了有、無蓄熱的太陽能熱水系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TK513.5
【部分圖文】：

以太陽能是干凈清潔的能源。在我國年日照小時數(shù)大于 2000 小時的區(qū)域占土面積 2/3 以上，我國所擁有的太陽能總量非常豐富，具有很好的開發(fā)、應(yīng)值。但是太陽能有著自身的缺點，太陽能的分散性和間歇性是影響使用的主素，陰天下雨等氣候因素對太陽輻射的影響也是無法預(yù)料的；不同地域的太照強(qiáng)度會有很大的差別，并且隨著晝夜的交替和季節(jié)的變化而變化。因此要陽能利用高效可靠，就需要把晴天收集到的太陽輻射能轉(zhuǎn)化成熱能儲存起來保證使用。其中，蓄熱技術(shù)是用來儲存熱量和能量的很好的方式，尤其是對較分散、集中度不高的余熱能和太陽能，因此蓄熱技術(shù)在太陽能利用系統(tǒng)中非常重要的作用。太陽能蓄熱的原理是：太陽能集熱器把輻射到集熱器上的太陽能，搜集轉(zhuǎn)熱能用來加熱導(dǎo)熱介質(zhì)，然后經(jīng)過換熱器把熱量傳遞給相變蓄熱器里邊的儲質(zhì)，儲熱介質(zhì)在高標(biāo)準(zhǔn)的保溫條件下將熱量蓄存起來，在需要用能或者的時候熱介質(zhì)再經(jīng)過換熱器把儲存的熱量釋放出來給熱用戶端。儲熱介質(zhì)與導(dǎo)熱介以是同一種物質(zhì)，也可以是不同種物質(zhì)，圖 1-1 為蓄熱和放熱過程的示意圖

第一章 緒 論圖 1-3 是相變材料的相變溫度和潛熱值分布圖[4]，從圖上可以看出從-00 ℃都有可選擇的蓄熱材料，而且蓄熱材料的潛熱值隨著相變溫度加，在相同熱源溫度的情況下，我們應(yīng)該盡可能的選擇相變溫度高的列出的相變材料主要包括低溫相變材料：共晶混合物、鹽水合物、脂水合物、鹽水溶液；中溫相變材料：糖類、部分石蠟、氫氧化物、硝相變材料：氟化物、碳酸鹽、氯化物、氰化物等。

圖 2-1 螺旋盤管的物理模型示意圖Figure 2-1 Illustration of physical model of spiral coil旋盤管長度計算公式：(2-5旋盤管表面積計算公式：(2-6旋盤管體積計算公式：(2-7式中： 為螺旋盤管長度，S 為螺旋盤管表面積，V 為螺旋盤管體積， 為盤管節(jié)間距，R 為螺旋盤管彎曲半徑，k 為螺旋盤管圈數(shù)，r 螺旋管半徑。阻力系數(shù)計算公式：= 16/ <2500 (2-8≥2500 && <20000 (2-9

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本文編號：2811259