中高温显热—潜热复合储热系统设计与性能研究

摘要

当今世界能源短缺和环境污染已经成为社会可持续发展面临的两大主要难题，我国太阳能资源丰富，分布广泛，开发利用前景广阔。但太阳辐射量具有间断性和不稳定性，为了实现大规模应用及提高利用效率，需要在太阳能热利用系统中加入高效储能装置。
　　 本文主要研究适用于中高温潜热、显热复合蓄热的储热系统，在实现较大储热密度的基础上，研究不同材料与系统的相容性及其对系统效率的影响。从系统整体结构出发，分别对加热器、冷却负载、换热单元、储热装置及其它组成单元进行了深入分析，并借助CAD绘图软件绘制出核心单元的结构图。同时，对储热系统各单元进行了具体计算，为储热系统设计提供了理论依据。
　　 本文在储热单元研究过程中，分别对相变储热材料及封装材料进行了深入分析，研究了材料制备及封装方法;为提高系统储热密度，采用显热储热与潜热相结合的方式;在保温结构研究过程中，根据不同耗散标准计算了多种保温材料各自所需厚度，并且采用不同方法对圆柱形储热箱体的上下面与侧面进行了计算;在储热室结构研究中，将相变材料封装为可方便更换的储热单元，便于对不同材料进行试验研究;对加热装置、冷却负载进行了深入讨论，在结构及规格上得到了相应结论;为实现对系统效率的评价，本实验装置还配备了一套数据采集装置，以记录各部分热量变化情况。同时给出了实验过程中各步骤的效率评价方法，最终得到系统的整体效率及优化方案。
　　 本文所研究的储热装置储热密度高，热量损失小，结构简单且便于调控。为测试不同类型储热材料充放热性能，研究储热材料对封装材料的腐蚀性打下了基础。同时，为储热系统效率评价提供了参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 太阳能热利用的主要形式及发展

1．3 技术比较及问题分析

1．4 储热系统的研究现状

1．5 课题研究目的和研究内容

1．5．1 已有研究工作的不足

1．5．2 本课题的主要研究内容

1．5．3 本课题研究的创新点

1．5．4 本课题研究拟采取的研究方法

第2章 储热系统循环结构研究

2．1 循环结构分析

2．1．1 循环系统的应用

2．1．2 实验系统分析

2．2 中高温循环系统研究

2．3 循环系统工作原理

2．4 本章小结

第3章 储热室结构研究

3．1 储热单元研究

3．1．1 储热材料研究

3．1．2 储热材料的制备及表征

3．1．3 封装材料研究

3．2 换热器结构研究

3．3 储热箱体尺寸及排布研究

3．3．1 储热单元排布方式

3．3．2 储热箱体尺寸及储热量

3．4 换热器规格

3．5 本章小结

第4章 保温结构研究

4．1 保温材料分析

4．2 保温层厚度

4．2．1 箱体保温层厚度

4．2．2 管道保温层厚度

4．3 本章小结

第5章 加热与冷却装置研究

5．1 加热装置研究

5．2 冷却负载结构研究

5．2．1 水冷式冷凝器

5．2．2 空气冷却式冷凝器

5．2．3 蒸发式冷凝器

5．2．4 喷淋式冷凝器

5．2．5 冷却负载规格

5．3 液位计

5．4 本章小结

第6章 系统效率评价

6．1 实验方案及所需数据

6．2 数据采集装置

6．2．1 传感器类型

6．2．2 传感器位置设置

6．3 数据拟合

6．4 能量计算及效率研究

6．5 系统效率优化方法

6．6 本章小结

第7章 结论与展望

致谢

参考文献