文档介绍：高温熔盐相变蓄热过程的协同强化研究
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背景
模型及验证
结果分析
结论
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挑战
能源短缺问题
环境污染问题
背景
一、节能减排
二、可再生能源开发利用
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太阳能热发电系统
太阳能建筑
太阳能热水系统
但是太阳能由于受自身缺陷限制,存在严重的不连续、不稳定问题,要实现太阳能的高效、稳定利用,必须发展高效的太阳能蓄热技术。
背景
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热能的形式
化学能的形式
显热
潜热
蓄热方式
固体:混凝土、陶瓷等
液体:熔融盐、导热油等
固液相变:石蜡、熔盐、金属等
固气相变:
液气相变:
热化学管线
反应热
热泵
背景
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背景
但是绝大多数相变材料的导热系数都非常低,换热性能较差,需要采用合适的强化传热手段,来提高相变储热装置的储热和放热速率。
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背景
(a)采用微胶囊技术
(e)金属泡沫(d)膨胀石墨
(b)添加高导热性能的添加剂
现有性能强化研究主要集中在相变材料侧强化:采用微胶囊技术,添加碳化纤维、金属泡沫、膨胀石墨等,对于传热流体为液体的蓄热单元非常有效。
但是对于高温热发电系统,传热流体为气体,传热性能较差,因此,强化传热流体侧的传热性能,也是强化蓄热单元蓄热性能的一个有效手段。
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前期,研究了采用内丁包、内圆台、内螺纹管等强化传热管时,相变蓄热单元的热力性能。
背景
内丁胞管
内圆台管
内螺纹管
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结果表明:采用强化传热管可以有效提高相变材料的蓄热性能。在相同工况下,相比与光管,内丁包管的相变材料熔化时间可减少20%;%;内螺纹管减少31%。
本部分研究成果已发表在Solar Energy:
Tao .,, He ., Qu . Numerical study on performance of molten salt phase change thermal energy storage system with enhanced tubes. Solar Energy, 2012, 86(5): 1155-1163.
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由于强化传热管的对流传热系数较高,在相变蓄热管的前段,更多的热量传递给相变材料,传热流体温度沿着流动方向快速降低(左图);对于单一相变材料,前后熔点相同,造成后段的传热速率减慢,引起造成熔化速率严重不均匀,后半段的固液界面明显低于前半段(右图),从而影响总体的强化效果。
传热流体温度沿管程的变化趋势
固液界面分布规律(t=180min)