高温填充床蓄热过程中流固传热温差分析

单罐填充床蓄热是一种重要的高温蓄热方式,填充材料的物性和边界条件对传热性能具有重要的影响。本文利用局部非热平衡能量控制方程对单罐斜温层蓄热系统进行了数值计算分析,对换热过程中熔盐和蓄热材料之间的传热温差进行了重点研究,得到了蓄热过程中传热温差随蓄热时间、蓄热材料的密度、导热系数和熔盐的速度等参数的变化规律,为进一步分析传热性能随时间和空间的变化规律提供依据。     

熔盐单罐蓄热系统中斜温层黏性指进的稳定性分析

单罐填充床蓄热是一种重要的高温蓄热方式,而在充放热过程中不发生黏性指进现象,保持斜温层的稳定是蓄热系统是否可行的重要依据。本文对充放热过程中熔盐的流动方向、熔盐的密度和黏度对黏性指进的影响进行了详细的理论分析。结果表明熔盐自上而下流动,热熔盐置换冷熔盐时,熔盐流速不能超过临界流速;冷熔盐置换热熔盐时,熔盐流速要大于临界流速才能维持斜温层的稳定。熔盐自下而上流动,热熔盐置换冷熔盐时,必然会发生黏性指进;冷熔盐置换热熔盐时,没有流速的限制,斜温层能自然保持稳定。     

填充泡沫金属的熔盐相变蓄热过程模拟

本文以管肋式熔盐相变蓄热结构为对象,将相变材料填充入高孔隙率泡沫金属中以弥补熔盐导热系数低的缺陷。考虑周期性边界和重力方向相邻结构的影响,以三层管肋式结构代替整个系统建立多孔介质固-液相变输运三维物理数学模型。利用数值模拟方法,探讨在重力环境中,管式加热条件下相变材料蓄热过程的传热性能。揭示出相变界面随时间的演化,以及自然对流对蓄热过程的作用机制;讨论了泡沫金属、肋片参数及加热温度对蓄热能力的影响。     

高温填充床蓄热过程传热特性的实验研究

高温蓄热是太阳能热发电、高温热利用等的重要组成部分.本文建立了高温填充床蓄热系统实验装置,采用高温三元熔盐作为传热流体介质,分别采用陶瓷球颗粒和相变球颗粒作为填充材料对蓄热系统进行了实验研究,对蓄热系统进行了整体性能测试.分别得到了显热蓄热和相变蓄热过程中不同时刻、不同测点的温度变化和蓄热量的变化规律,可为蓄热系统的设计提供实验参考.     

温室内多孔蓄热墙传热与流动特性

本文采用一维稳态饱和多孔介质能量双方程模型,对温室内多孔蓄热墙的传热与流动特性进行了研究.结果表明:多孔蓄热墙的固体骨架与空气之间的换热取决于空气的入口流速、多孔材料的孔隙率、渗透率和固体骨架的导热系数,由于多孔蓄热墙接受的太阳辐照是不均匀的,因此推荐采用具有不同孔隙率的新型复合多孔蓄热墙,以减少这种不利的影响.     

304不锈钢高温NaNO3/KNO3二元熔盐流动腐蚀机理研究

熔融盐以其优良的性能在太阳能热发电站中常被用作储热和蓄热介质,然而由于蓄热的熔融盐工作温度高达500?600℃,这就使得熔融盐对蓄热系统材料的腐蚀成为一个关键问题。本文以美国新月沙丘塔式熔盐太阳能热电站为原型,针对其运行情况,自主设计并搭建旋转式高温NaNO3/KNO3二元熔盐腐蚀特性模拟实验系统,探究了304不锈钢在特定温度、不同流速、不同时间协同作用下的腐蚀动力学特性,并利用SEM、EDX、XRD等分析测试技术探索材料表面的微观腐蚀形貌和腐蚀产物形态及元素组成,揭示了304不锈钢在高温流动熔融盐中的腐蚀行为规律和腐蚀机理。     

测量材料热物性的准稳态方法与参数估计

测量材料热物性的准稳态方法与参数估计张欣欣，殷晓静（北京科技大学热能工程系北京１０００８３）关键词热物性，参数估计，准稳态测量方法１前言材料的导热系数人建立了热流密度与温度梯度的关系，表征物质的导热能力；体积热容量ｐＣ则表征单位体积物质的蓄热能力；对...     

温室中岩床蓄热性的分析

本文针对被动式太阳温室岩床蓄热系统,分析了岩床孔隙率、粒径和材料对岩床蓄热的影响。岩床应分层铺设, 岩床上部孔隙率、粒径相对较大;超过一定深度后,铺设孔隙率、粒径小的岩石;热容量(pc)和导热系数影响岩床平均温 度日变幅和热惯性。     

准稳态法测量纳米颗粒悬浮液的热物性

通过添加亲水性分散剂,经超声振动制备了粒径为50 nm CuO纳米颗粒悬浮液。理论和实验分析了运用准稳态法测量纳米颗粒悬浮液有效导热系数和比热容等热物性的可行性。加热密度为100～500 W/m~2时,热物性测量结果的合理性和重复性都较好;而加热密度较小时离散性较大。实验表明,常温下2~(wt)％的CuO纳米颗粒悬浮液的有效导热系数约为纯水的1.08倍,比热容约为纯水的1.02倍。     

工作温度对高温碳酸熔盐热物性的影响

熔融盐由于具有工作温度高、蒸气压力低、热稳定性良好等优势,在集中式太阳能热发电系统中可作为传热和蓄热工质。工作温度对熔盐的传热蓄热性能具有显著影响。本文利用分子动力学模拟方法研究了温度对二元混合碳酸盐(K₂CO₃:Li₂CO₃=38.0:62.0,摩尔分数)热导率、黏度、比热容及热扩散系数的影响。结果表明,随着温度升高,熔盐的热导率和黏度均降低,比热容和热扩散系数均增加。进一步分析径向分布函数发现,温度升高导致离子间距变小,熔盐结构变得更为紧凑,使得热导率和黏度均下降。温度越高,离子间碰撞越剧烈,因而能传输更多的热量导致热扩散系数增大。本文对高温熔盐热物性的研究可为光热发电蓄热技术发展提供指导。     

气凝胶单元体模型结构参数与等效热导率研究

本文基于二氧化硅气凝胶的微观结构特点,运用小球构成的立方阵列单元体纳米孔隙模型,结合固相导热和气相传热的尺度效应,计算得到了一定尺寸范围内材料的等效热导率,分析了材料密度、颗粒接触面积、材料比表面积等因素对材料等效热导率的影响。结果表明:存在使气凝胶等效热导率取最小值的最佳密度;在一定的密度范围内,孔隙率一定时,材料的等效热导率随比表面积的增大而减小;颗粒间接触界面直径与固相颗粒直径的比值越大,等效热导率越低,在该比值一定时,气孔的尺寸和分布成为影响模型等效热导率的关键因素。     

Mg/CaCl_2高导热传热蓄热材料的制备与性能

以无机盐氯化钙(CaCl_2)作为高温传热蓄热材料,添加金属镁(Mg)作为传热增强剂,采用静态熔融法制备具有高导热性能的Mg/CaCl_2传热蓄热材料。实验结果表明:在熔融状态下,镁条熔化成为小液滴并弥散分布以"金属雾"形式分散在氯化钙熔体中。金属镁的加入几乎没有改变体系的熔点,但是随着镁含量的增大,体系的潜热先减小后增大,导热系数先增大后减小。当镁添加量w(Mg)=0.1时,导热系数增大了41.17%。     

三维有序排列多孔介质对流换热的数值研究

利用CFD软件数值研究了颗粒三维有序堆积多孔介质的对流换热问题. 采用颗粒直径分别为14 mm,9.4 mm和7 mm的球形颗粒有序排列构成多孔介质骨架,在多孔骨架的上方有一恒热流密度的铜板. 采用流固耦合的方法研究了槽通道内温度分布和局部对流换热系数的分布以及对流换热的影响因素. 研究结果表明:热渗透的厚度和温度边界层的厚度在流动方向上逐渐增大,并且随流量的增加而减小;当骨架的导热系数比较高时,对流换热随颗粒直径的减小而略有增大;对流换热系数随聚丙烯酰胺溶液浓度的增大而减小,黏性耗散减弱了对流换热. 关键词： 多孔介质 温度场 局部对流换热系数 数值模拟     

管壳式相变蓄热系统性能实验研究

相变蓄热(LHTES)系统利用相变材料(PCM)的潜热可有效地提高系统的储热能力。通常,PCM的导热系数低,使LHTES系统的应用受到了限制。本文通过向十五烷中添加膨胀石墨提高导热系数,分别采用纯十五烷和含有质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷,在不同水流量下,对管壳式LHTES系统的储热特性进行了实验研究。实验结果发现:当储能介质为质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷时,放冷过程中有效储热系数和相对储热率在Re=4298时出现明显峰值,换热效率与储热能力达到相对平衡。并且,当Re=4298,采用含有质量分数为30%膨胀石墨的复合十五烷与纯十五烷相比,系统的有效储热系数可最高提升336.84%。     

纳米金属-赤藻糖醇蓄热体系的研究

移动供热技术的关键在于蓄热材料。针对当前移动供热技术中,相变材料导热系数低、相变温度低、放热不稳定等不足,本文设计开发了一种新型纳米复合蓄热相变材料。研究了纳米铜、纳米锌、纳米铁、纳米镍和纳米铝对赤藻糖醇的蓄热性能影响,运用时间曲线法确定纳米铜作为基材的添加物。采用超声振荡预处理和添加分散剂等方法,发现按1:1添加的油酸与十二烷基硫酸钠二元混合物8 h无沉降。对纳米铜质量分数不同的六个纳米铜赤藻糖醇样本材料性能进行测定,结果表明添加0.4%的纳米铜赤藻糖醇过冷度下降89.5%,潜热值下降0.3%,固态、液态导热系数分别增大2.8倍和3.3倍。     

温度依变性对纳米颗粒悬浮液导热系数测量影响

本文报告了50 nm氧化铜(体积百分比φ≤0.6%)与去离子水的悬浮液有效导热系数测量结果,讨论了温度依变性对导热系数的影响,运用适用于低浓度悬浮液的能量和质量方程进行分析表明,颗粒空间分布和温度场间相互影响,进而影响导热系数测量结果.考虑低浓度悬浮液中颗粒布朗扩散和热泳作用,讨论了运用准稳态方法测量纳米颗粒悬浮液导热系数的有效性,即需同时保证合适的加热热流密度和液体试样两侧的温差.     

硝酸熔盐在土壤中的泄漏迁移实验

硝酸盐作为传热蓄热介质被广泛应用于太阳能热发电系统中,但在特殊情况下硝酸盐会从系统中泄漏并造成环境污染。本文研究了高温硝酸熔盐泄漏在土壤内部的迁移情况,并探究了对熔盐在石英砂中迁移渗透的影响因素。研究发现初始泄漏温度越高,熔盐在石英砂中的冷却结块后的中心厚度越大,四周的渗透深度也越大,但直径会越小;而泄漏高度越高,熔盐在石英砂中的冷却结块厚的中心厚度越大,熔盐的水平扩散直径越小,边缘厚度也越薄。     

气凝胶及其复合绝热材料的导热系数测量

采用瞬态热带法在不同压力和不同温度下对气凝胶、硬硅钙石-气凝胶及陶瓷纤维-气凝胶复合绝热材料的导热系数进行了测量.结果表明,随着测试压力的降低,三种材料的导热系数都显著降低,在大约104 Pa时基本趋于常数;随着温度的升高,三种绝热材料的导热系数几乎与温度的立方成正比;当气凝胶的密度为145 kg/m3时,其导热系数具...     

熔盐电磁感应加热器的实验研究及对比分析

通过搭建熔盐电磁感应加热试验系统,对电磁感应加热熔盐进行实验研究,得到不同工况下熔盐出口温度以及吸热量变化规律,并计算得到感应加热器对熔盐的加热效率。结果表明,熔盐的出口温度随线圈电流的增加而升高、随熔盐流速的增加而降低;熔盐流经感应加热器后的进出口温升随熔盐入口温度的升高而增大,但是温升的提高趋势并不明显;感应加热器对熔盐的加热效率随线圈电流、熔盐流速和熔盐进口温度的提高而增加;加热器材料为碳钢时熔盐的吸热量比不锈钢材料增加了23.39%,加热器材料为不锈钢和碳钢时对熔盐的加热效率最大值分别为71.44%和88.14%。     

纳米碳/氢氧化锂复合材料的低温化学蓄热性能研究

本文将氧化石墨烯(GO)、羧基化多壁碳纳米管(c-MWCNTs)等纳米碳材料通过水热的方法与氢氧化锂进行反应,得到碳基氢氧化锂化学蓄热复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)以及热重/同步差热分析仪(TGA-DSC)等表征手段获取了复合材料的表观形貌、负载组分、蓄热密度等关键热物性参数。研究表明纳米碳材料的复合使LiOH的单体水合速率大幅度提升,与此同时蓄热密度有着不同程度地增大,其中以GO/LiOH复合材料的化学蓄放热性能最为突出。除此之外,材料整体的导热系数也由于GO的复合有着显著的提高。本研究拓展了碳材料在储能领域的应用范围,针对纳米碳化学蓄热复合材料提供了理性的设计方法。