發(fā)布時(shí)間：2020-12-08 19:10

　　目前,國內(nèi)外為應(yīng)對化石能源危機(jī)和環(huán)境污染問題,對開發(fā)利用可再生能源的技術(shù)進(jìn)行了深入研究。太陽能作為可再生能源之一,具有資源豐富、分布廣泛、清潔無污染、取之不盡用之不竭等優(yōu)點(diǎn),是最具潛力的一種新型能源。作為利用太陽能技術(shù)之一的光伏發(fā)電技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景,然而光伏電池溫度過高會(huì)導(dǎo)致其發(fā)電效率下降,為了應(yīng)對這一問題并對其進(jìn)行熱管理和熱調(diào)節(jié),同時(shí)提高太陽能的綜合利用效率,引入相變蓄熱技術(shù),同時(shí)也解決了熱能供給與需求之間的矛盾。然而,要實(shí)現(xiàn)高效蓄熱離不開蓄熱性能優(yōu)良的相變材料和換熱性能良好的蓄熱裝置。本文借鑒板式換熱器的設(shè)計(jì)理念,充分考慮了相變材料的熱物理特性,設(shè)計(jì)了一種新型相變蓄熱換熱器。相變蓄熱單元由上、中、下三層組成,上、下兩層為傳熱流體通道層由兩板片間的墊片形成,中間層為相變材料層,可實(shí)現(xiàn)蓄熱、放熱、同時(shí)蓄放熱三種需求。無論蓄熱、放熱還是同時(shí)蓄放熱,該裝置都可實(shí)現(xiàn)相變材料層上層為冷流體,下層為熱流體,可通過相變材料固液密度的不同及液態(tài)相變材料密度隨溫度的變化實(shí)現(xiàn)相變材料的自然對流換熱,提高相變材料的相變速率,同時(shí)相變材料層設(shè)置矩形肋片也會(huì)加速相變材料的熔化與凝固,進(jìn)一步縮短蓄放熱時(shí)間... 

【文章來源】：華北水利水電大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國太陽能資源分布

┰聳�、道`庸ひ怠?航天軍事等多個(gè)領(lǐng)域[12]。對于將相變材料（PCM）與光伏板集成且利用空氣或水作為循環(huán)介質(zhì)進(jìn)行集熱的PCM-PV/T系統(tǒng)，與只用空氣或水進(jìn)行冷卻集熱的混合光伏光熱系統(tǒng)相比，雖然可以利用相變材料儲(chǔ)存一定的熱量增強(qiáng)光伏板散熱，但若要在每個(gè)光伏板背面都嵌裝相變材料以保證蓄熱量要求，安裝過于繁瑣且成本高，不如專門的蓄能系統(tǒng)方便。因此，本課題將蓄能系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)分開設(shè)置，利用相變蓄熱換熱器將產(chǎn)生的熱能儲(chǔ)存起來，等到需要熱能時(shí)，再通過相變材料相變放熱，解決熱能供給與需求之間的矛盾。圖1-2(a)PV/T系統(tǒng)示意圖；(b)PV/T系統(tǒng)原理圖Fig.1-2(a)SchematicdiagramofPV/Tsystem;(b)SchematicdiagramofPV/Tsystem1.1.2研究意義本課題為對光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行熱管理，設(shè)計(jì)了一種新型相變蓄熱換熱器，通過傳熱流體將熱量傳遞給相變蓄熱換熱器中的相變材料儲(chǔ)存起來，等到需要時(shí)，再利用傳熱流體吸收相變材料中儲(chǔ)存的熱能，解決了熱能供給與需求之間的矛盾，不但可以提高光伏電池的發(fā)電效率，而且可以有效克服太陽能為間歇能源的弊端，提高太陽能綜合利用效率，從而促進(jìn)我國可再生能源技術(shù)的發(fā)展，也為實(shí)現(xiàn)零能耗建筑貢獻(xiàn)一點(diǎn)微薄的力量，具有重要的實(shí)際意義。本課題旨在研究相變蓄熱換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳熱特性，優(yōu)化相變蓄熱換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)強(qiáng)化傳熱過程，可以為相變蓄熱換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及蓄能系統(tǒng)的應(yīng)用推廣提供重要的參考價(jià)值。（a）（b）

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文18表3-1石蠟（RT50）的熱物性參數(shù)Table3-1ThermophysicalpropertiesofRT50熔化溫度（K）熔化潛熱（kJ/kg）密度（kg/m3）比熱容（J/kg·K）熱導(dǎo)率（W/m·K）動(dòng)力粘度（kg/m·s）熱膨脹系數(shù)（1/K）318-324168固相液相20000.20.030.00068807603.1.2相變蓄熱換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了強(qiáng)化相變蓄熱換熱器的熱量傳遞，提高換熱器的蓄放熱性能，在綜合考慮各形式蓄熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念、物理強(qiáng)度及相容性等基礎(chǔ)上，本文相變蓄熱換熱器的設(shè)計(jì)以板式換熱器為參考，設(shè)計(jì)了帶肋片的板式相變蓄熱換熱器。相變蓄熱換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示。圖3-1(a)相變蓄熱換熱器外觀圖；(b)正剖面圖Fig.3-1(a)AppearancediagramofPCHSE;(b)Positiveprofile圖示相變蓄熱換熱器為板片式結(jié)構(gòu)，每個(gè)蓄熱單元共三層，中間層為相變材料（長400mm，寬300mm，高30mm），上、下兩層分別為冷流體、熱流體流道層（長400mm，寬300mm，高3mm），上中下三層分別由不銹鋼金屬板片隔開，流道由兩板片間（b）（a）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]膨潤土持水特性試驗(yàn)研究及其SEM微觀定性分析[J]. 姜彤,王興翠,張俊然.  華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020(01)
[2]基于遺傳算法與ANSYS的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法研究[J]. 耿賀松,陳博文,李明偉,楊璨.  華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(04)
[3]環(huán)形相變單元的蓄熱裝置設(shè)計(jì)及運(yùn)行特性[J]. 侯普民,茅靳豐,劉蓉蓉,陳飛.  制冷學(xué)報(bào). 2018(01)
[4]相變蓄熱水箱的設(shè)計(jì)與運(yùn)行特性研究[J]. 汪璽,袁艷平,鄧志輝,楊曉嬌,曹曉玲.  太陽能學(xué)報(bào). 2014(04)
[5]填充泡沫銅對石蠟相變蓄熱性能的試驗(yàn)研究[J]. 李達(dá)志,崔海亭,劉鳳青,彭培英.  流體機(jī)械. 2012(05)
[6]采用肋片強(qiáng)化相變蓄熱器傳熱的模擬分析[J]. 胡凌霄,付海明,劉棟棟,陳軍.  能源技術(shù). 2009(06)
[7]添加物對石蠟相變螺旋盤管蓄熱器蓄熱和放熱性能的影響[J]. 朱恂,廖強(qiáng),李隆鍵,龔偉.  熱科學(xué)與技術(shù). 2005(01)
[8]計(jì)算流體力學(xué)常用數(shù)值方法簡介[J]. 李志印,熊小輝,吳家鳴.  廣東造船. 2004(03)
[9]高溫相變蓄熱容器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及參數(shù)分析[J]. 崔海亭,袁修干,邢玉明.  太陽能學(xué)報(bào). 2003(04)

博士論文
[1]高導(dǎo)熱復(fù)合相變材料的制備與動(dòng)力電池?zé)峁芾響?yīng)用研究[D]. 姜貴文.南昌大學(xué) 2017

碩士論文
[1]高性能板狀相變儲(chǔ)能模塊設(shè)計(jì)及性能研究[D]. 劉孟然.北京石油化工學(xué)院 2018
[2]印刷板式換熱器流動(dòng)與換熱特性數(shù)值模擬研究[D]. 呂思聰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[3]板片式相變儲(chǔ)能換熱器的數(shù)值模擬及其實(shí)驗(yàn)研究[D]. 尹點(diǎn).中南林業(yè)科技大學(xué) 2017
[4]太陽能集熱梯級相變蓄熱裝置傳熱性能研究[D]. 李文豐.北方工業(yè)大學(xué) 2017
[5]空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱回收相變裝置蓄放熱特性的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 袁亞光.西南交通大學(xué) 2015
[6]具有相變蓄熱體的蓄熱換熱器研究[D]. 賀鵬.華南理工大學(xué) 2013
[7]自然循環(huán)式光伏光熱一體化太陽能平板集熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與數(shù)值分析[D]. 王帥.華南理工大學(xué) 2012
[8]整體針翅管式相變蓄熱換熱器性能實(shí)驗(yàn)[D]. 唐剛志.重慶大學(xué) 2009



本文編號：2905545