复合相变材料的物性表征和储能器的热力学性能研究
太阳能具有取之不尽、用之不竭、无污染和对环境友好等优点，使得其得到了广泛的应用。目前，太阳能热利用方式中技术成熟的、广泛应用的有太阳能热水器和太阳灶等。太阳灶的使用可以有效利用太阳能，同时减少对环境的破坏。相变储能技术的应用能够解决能源供求的连续性问题，对于提高太阳能热利用效率有着重要意义。本文制备出剥离膨胀石墨/熔盐复合相变储能材料，同时设计并制作纳米熔盐相变储能太阳灶，对其相变储能换热器的储热过程进行数值研究。 首先，利用EG和NaNO3-KNO3熔融盐为原材料，采用水溶液法和超声波手段，制备出剥离膨胀石墨/熔盐复合相变储能材料。通过扫描电镜分析、能量色散谱分析、透射电镜分析、X-射线衍射分析、导热性能测试、差示扫描量热分析等表征和测试手段，研究了添加不同质量分率的EG对复合相变储能材料的微观形貌和热物理性能的影响。研究结果表明:EG的使用能够提高复合相变储能材料的导热系数，可达到4.884 W/(m·K)，同时相变潜热值降低了约11.0％;微观形貌的结果显示利用超声波处理使EG得以剥离成石墨片并均匀分散在二元硝酸熔盐中。 然后，设计并制作一种纳米熔盐相变储能太阳灶。该太阳灶使用剥离膨胀石墨/熔盐复合相变储能材料作为储能介质，使用一种同时具备吸热、释热和储热功能的相变储能换热器。对储能换热器的吸热过程进行了计算以确定其主要尺寸，并实际制作出储能换热器，完成太阳灶的制作和安装。 最后，对太阳灶所涉及储能换热器的吸热过程进行数值模拟，通过研究吸热过程中的温度变化和融化速度，分析导热肋条和吸热面厚度对于吸热过程的影响。结果表明:使用肋条能够在一定程度上加快热量的传递，减少储热过程所需的时间，提高换热器的储热效率;吸热面厚度对于吸热过程有一定的影响。
太阳能热利用;超声波;换热器;复合相变材料;物性表征;热力学性能
广东工业大学
硕士
热能工程
黄金;王长宏
2014
中文
TB34;TB332
76
2014-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）