文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123018
新型相变石蜡乳状液的节能潜力研究
邹得球1,*,肖睿2, 冯自平2,郭江荣1
(, 浙江宁波 315211;
, 广东广州 510640)
(Tel: **********, Email: ******@nbu.)
摘要选取了一种相变温度较高(相变峰值87℃)、相变潜热值较大()的石蜡,采用表面活性剂复配的方法研制了相变石蜡乳状液。测定了该石蜡乳状液的相变点、相变潜热等性能。搭建了实验台,研究了相变石蜡乳状液的管内流动阻力特性。结合相变石蜡乳状液的热性能及阻力特性,对其节能潜力进行了分析。结果表明:在管内流速V=,各浓度下石蜡乳状液与纯水的泵耗比均存在最小值,20wt%、30wt%石蜡乳状液在该流速时的泵耗比为27%,即能节约73%的泵耗。
关键词相变储热;石蜡乳状液;节能
0 引言
相变石蜡是一种重要的储能材料,将其乳化成流态化的高密度储、传热介质(相变石蜡乳状液)一直是相变储能领域研究的热点[1-4]。关于相变石蜡乳状液的研究几乎都是针对制冷空调领域的(低碳原子数)低温相变石蜡乳状液。日本的Inaba[5-7]、天津大学的赵镇南教授[8]、清华大学的张寅平教授[9-10]对十四烷相变石蜡乳状液( ℃)的制备、物性、流变特性、流阻及传热特性等进行了较全面的实验研究,并从理论上阐述了该类流体相变换热的物理机制。其中,张寅平教授研制的质量分数为30%,,实际应用的经济性和可行性较好[11]。考虑到食品厂有大量在100℃左右的蒸汽余热可以利用,日本石川岛播磨重工从2004年开始,建立了一套以相变温度在84-91℃内的高温相变石蜡乳状液为传热介质的中试系统。结果表明应用该相变石蜡乳状液储热及输送不仅可以缓解废热产生与需要在时间、空间和强度上的不匹配,与水作输送介质比较,在输送相同热量情况下可节约82%的泵耗[12]。事实上,除在余热回收外,相变温度区间在80—90℃左右的相变石蜡乳状液在柴油机冷却(柴油机冷却介质正常温度保持在80-90℃[13])、太阳能储热、集中供热(室内热水供暖系统设计供回水温度多用95℃/70℃[14])领域均具有广泛的应用前景。对于烷烃相变石蜡材料,一般而言,随着烷烃碳原子数的增多,石蜡相变温度升高,石蜡分子的内聚力随之增强,石蜡越难以乳化[15]。因而,相对传统的低温相变石蜡而言,高温相变石蜡的乳化较为困难,研制稳定性较好的高温相变石蜡乳状液一直是相变流体研究的一大难点。本文选择了一种较高熔点和较大潜热值的石蜡(近似四十四烷)为相变材料,成功制备出高温相变石蜡乳状液并对其节能潜力进行了分析。
1 高熔点相变石蜡的储热特性
对大量石蜡类材料进行了测试,选取了相变温度合适、潜热值较高的石蜡。图1为该种石蜡的外观及熔化过程的DSC曲线,由图1可知:该石蜡只有一个吸热峰,峰值熔化温度为87℃,相变温度在80~90℃,。相变温度合适,相变潜热值较为理想。
(a) (b)
图1 相变石蜡(a)及其DSC曲线(b)
为了研究该石蜡的相变蓄热特性,实验研究