高温显热-潜热复合储热系统传热特性研究

导读

目前储热技术主要以显热储热和潜热储热为主。显热储热通过储热材料温度的升高或降低来实现热量的存储，其储能密度低、温度波动大；潜热储热采用相变材料实现热量的储存，其储能密度高，储热过程近似等温，但相变材料本身的导热系数较低，增加了充放热过程中的热阻。为了降低储热系统的投资成本，同时提高系统的稳定性，提出了利用显热材料的低成本，相变材料稳定的温区范围，将显热储热和潜热储热相结合的高温储热方式。

为了进一步研究显热-潜热复合储热系统的传热特性，本文开展了以空气为传热介质，以高铝陶瓷球和熔盐翅片管为储热材料的显热-潜热固体堆积床储热系统内部传热特性的实验研究。

文章目录及图文导读

1  显热-潜热复合储热实验系统

1.1  显热-潜热复合储热器

图1  显热-潜热储热器

（a）高铝陶瓷 

（b）熔融盐相变管

图2  显热-潜热储热材料

1.2  显热-潜热复合储热实验系统

图3  显热-潜热复合储热实验测试平台

1.3  测试系统

图4  储热器测温点布局图

2  数据分析方法

3  实验结果分析

3.1  显热-潜热复合储热系统

3.1.1  储热材料温度分布

图5  不同堆积高度储热材料温度分布

图6  充放热时熔盐相变管温度分布

3.1.2  空气出口温度变化

（a）不同放热流量

（b）不同放热初始温度

图7  储热器放热空气出口温度分布

3.2  储热性能对比分析

3.2.1  空气出口温度分布

（a）整体变化图

（b）局部放大图

图8  不同储热形式下空气出口温度

3.2.2  储热器效率

图9  储热器循环热效率

4  结论

本文通过实验，研究了以空气为传热介质，以高铝陶瓷球显热材料和熔融相变管为潜热材料的复合相变储热系统的传热储热特性。研究结果表明，显热-潜热复合储热系统，由于潜热材料的加入，使得在充放热过程中，储热材料的温度在相变点以上更加平缓。同时，放热过程中，由于潜热材料凝固过程为等温变化，空气出口温度较全显热储热系统的空气出口温度变化平滑。增加一定量的潜热材料后，使得有效空气出口温度的时长增加了17%，其系统的循环热效率由原来的65%提高到75%。

标签：材料,相变,显热,储热,潜热,温度
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