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太阳能相变蓄热槽的数值模拟研究

能源问题是世界和中国经济社会发展面临的最严重的问题之一,常规能源的紧缺以及由此带来的环境污染问题,直接影响到未来人类社会可持续发展战略的实施进程。近年来国家出台了一系列鼓励开发新能源(如太阳能)和电力“削峰填谷”的政策,这就为蓄能技术的发展和应用提供了广阔的前景。蓄热槽作为蓄能系统的关键设备,其研制的重要性不言而喻。开发研制出一种经济合理、技术先进的蓄热槽将带来显著的经济效益、环境效益和社会效益。本文的研究基于一种新型的太阳能相变蓄热系统——它利用太阳能作为主要能源,利用低谷电加热作为辅助加热系统,是未来太阳能供热系统的理想形式。本文重点对系统的核心——相变蓄热槽进行数值模拟研究。由于相变传热问题包括相的变化与热传导两种物理过程,两相之间存在一个移动的相界面,在数学上是一个强非线性问题,并且还需要与载热媒体耦合求解,这就更增加了相变传热分析的难度。目前的研究基本停留在处理恒定壁面温度的情况,并且大部分都采用自编程序计算,程序的通  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工程大学
河北工程大学

太阳能相变蓄热辅助土壤源热泵研究

我国对太阳能-土壤源热泵的研究主要侧重于两种热源的比例、耦合特性、及节能分析等,缺少考虑热源与建筑物的负荷特性问题,当冬季供热包含朝南房间时,由于房间的热负荷受到太阳辐射的影响,白天的热负荷将小于夜晚的热负荷;另外,太阳能存在着间歇性与不稳定性,若使用其作为辅助热源,必然考虑热能的存储问题。本文首先对石家庄地区的太阳辐射强度进行研究,采用Matlab编制了集热器垂直表面的总辐射强度程序,选择日平均辐射量最小日进行太阳能显热蓄热分析,提出显热蓄热若提高集热器的效率,可以采用增加蓄热水箱体积的办法加以解决,但受到热损失及空间限制的影响,因此本文采用相变蓄热作为土壤源热泵的辅助热源。其次,通过对相变材料进行了大量的调研,采用20号石蜡作为相变蓄热材料。由于相变蓄热过程存在移动边界问题,分析求解具有一定的局限性,国内外求解相变蓄热过程多采用焓法、显热容法。本文选用显热容法作为求解相变蓄热模型的方法。采用Matlab编制了相变蓄热模块程序...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

相变材料联合太阳能供暖的应用研究

随着日益凸显的能源环境问题,寻求一种新的供暖方式,以清洁可再生能源替代传统能源,成为现代建筑供暖的新趋势。在这种趋势下,以太阳能作为热源的供暖方式应运而生,太阳能供暖技术作为一种高效、节能和环保的空调技术,既可以满足冬季供热需求,同时可以全年提供卫生热水,而且国内外技术相对成熟,是有效降低建筑能耗的节能技术之一,同时,随着太阳能供热技术的发展,对太阳能供热系统中相变蓄热的研究也得到了越来越多的关注。本文以重庆地区某办公建筑为实验平台,系统采用平板型太阳能集热器联合相变蓄热装置进行供暖,末端为风机盘管和地暖采暖用户,对供暖系统的各部件进行了理论分析、数值计算和实验研究,旨在将研究成果通过相似、类比法应用到高寒地区的工程中,主要研究了以下几方面的内容:太阳能集热系统的蓄热特性、相变蓄热装置的蓄/放热特性以及太阳能集热系统与相变蓄热系统的耦合换热特性,论文重点分析了热流体流量、温度对蓄热装置蓄热性能的影响以及相变蓄热装置的蓄热特性。本...  (本文共97页) 本文目录 | 阅读全文>>

太原理工大学
太原理工大学

太阳能潜热蓄热装置参数优化及热泵系统TRNSYS模拟

随着国家经济技术的日益发展,太阳能热泵技术得到了快速的发展,相变蓄热技术也受到越来越多的关注。本文主要对太阳能热泵系统进行了理论分析、模拟计算及实验研究,主要研究了以下几个方面:对潜热蓄热装置的进口温度、进口流速、蓄热体间距等的优化;蓄热装置的使用对太阳能热泵系统性能的影响;蓄热材料对集热器进出口温度、蒸发器侧进出口温度及热泵COP的影响。利用Fluent软件对潜热蓄热装置的蓄/放热性能进行模拟分析,探讨了影响蓄热装置蓄热性能的主要因素并对其进行了优化;根据优化的结果对相变蓄热装置的放热情况进行了模拟,探讨了蓄热体直径变化对蓄热过程的影响。模拟的结果表明:蓄热装置的进口温度、进口流速、蓄热体的间距等都是影响蓄热装置蓄/放热性能的主要因素。在实际的工程应用中,建议对相变蓄热装置的进口温度设定不能低于40℃;当传热介质的流速从0.04m/s增大到0.08m/s时,蓄热材料的融化过程并没有明显加快;但是,当流速为0.03m/s时,12...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
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穿孔锯齿肋片相变蓄热器蓄放热性能的模拟研究

随着全球工业的迅猛发展,大量能源的开采与消耗,带来的不仅仅是能源极度短缺问题,同时也带来了环境严重污染的全世界难题。因此,寻求新的清洁能源、研发新的高效蓄热技术、提高能源利用效率成为各国发展的重中之重。我国太阳能开发潜力巨大,大力发展太阳能热发电技术,是缓解传统热力发电带来的资源匮乏和环境污染等问题的重要手段,但是能量存储的问题制约了太阳能热发电的发展。蓄热技术可以缓解由于昼夜交替等因素造成的热量供给和需求在时间与空间上的不平衡。其中,相变蓄热技术具有相变温度趋于恒定、蓄能密度大、相变过程易控制等诸多优点,成为国内外研究的重点。本文在相变蓄热理论的基础上,研究一种新型穿孔锯齿肋片在高温肋板式太阳能相变蓄热器中的蓄放热特性,以Solar Salt(40%KNO3-60%NaNO3)作为相变材料,以高温导热油(T66)作为载热体,采用计算流体动力学(CFD)模拟计算方法,研究载热体入口参数、肋片几何参数以及由重力引起的自然对流对相变...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
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熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性

由于太阳能具有间歇性和不能稳定供应的缺陷,不能满足工业化大规模连续供能的要求,必须开发低成本传热蓄热介质,发展高效蓄热技术,以有效地解决太阳能的转换、储存与输运问题。研究高效能蓄热传热介质的设计制备理论及传输机理,不仅关系到吸热、蓄热与换热效率,而且直接影响系统运行的可靠性和稳定性。本文提出了一种新型熔融盐高温斜温层混合蓄热系统(200℃),与现有蓄热系统相比,提高了单位体积的蓄热容量,简化了熔融盐液的注入和出料结构。既可应用于生产过程(如化工、冶金、热动、核工业等热能储存与转化领域)蓄热,又可应用于再生能源利用领域,具有重要的理论意义和实用价值。高温蓄热过程是一典型的多尺度结构多相多场驱动的耦合传热传质现象,本文对熔融盐高温斜温层混合蓄热过程进行了较深入的理论与实验研究。基于多孔介质局部热平衡理论,建立了多孔介质中熔融盐单相流体斜温层蓄热的局部热平衡数值模拟模型,研究了熔融盐、多孔介质孔隙结构以及工况参数对多孔介质中熔融盐传热...  (本文共148页) 本文目录 | 阅读全文>>