一種用于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的相變儲(chǔ)能換熱器熱性能研究.pdf

1、近一個(gè)世紀(jì)世界工業(yè)快速發(fā)展，使人們生活水平大幅上升，但同時(shí)也消耗了大量能源，致使目前國(guó)際常規(guī)能源日益緊缺，而人口不斷增加則使得人均資源更顯稀少，需找新能源來(lái)填補(bǔ)用能缺口成為近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)的重要課題。太陽(yáng)能熱利用技術(shù)以其綠色環(huán)保、可用量巨大而受到重視，其中的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)則是本文研究對(duì)象，但其卻在使用的過(guò)程中受到時(shí)間空間的限制。本文提出的無(wú)機(jī)相變儲(chǔ)能技術(shù)正好可以解決上述問(wèn)題，使太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用獲得更寬廣的前景。
　　本課題把一種可

2、用于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的相變儲(chǔ)能換熱器作為研究對(duì)象，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的研究途徑，對(duì)熱水系統(tǒng)進(jìn)行全面的研究，分析填充相變材料對(duì)水箱儲(chǔ)熱性能的提升是否有幫助。內(nèi)容包括篩選相變材料、研究相變材料與水箱材料的相容性、探討相變材料的封裝方式、測(cè)定相變儲(chǔ)能熱水箱提熱階段的出水溫度變化規(guī)律、分析相變儲(chǔ)熱水箱對(duì)比普通水箱的優(yōu)越性等。
　　篩選相變材料階段，首先介紹相變材料的常規(guī)用途，然后討論了相變材料的分類，并介紹了相變材料的篩選原則，最

3、后對(duì)幾種無(wú)機(jī)水合鹽進(jìn)行篩選，并選擇三水醋酸鈉以及十二水硫酸鋁銨進(jìn)行封裝，討論介紹了相變材料的封裝方法，對(duì)第一次封裝方法進(jìn)行改進(jìn)，提高了密封性，但相變材料的過(guò)冷問(wèn)題仍未得到有效解決。
　　相變材料與金屬相容性實(shí)驗(yàn)階段，分別使用三水醋酸鈉飽和溶液、十二水硫酸銨鋁飽和溶液作為腐蝕體系，把不銹鋼、低碳鋼、鋁合金、銅合金各兩種作為腐蝕對(duì)象，進(jìn)行極化實(shí)驗(yàn)，觀察上述金屬在腐蝕體系中的腐蝕特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn):1、不銹鋼耐蝕能力比低碳鋼強(qiáng)，三水醋酸鈉飽

4、和溶液比十二水硫酸銨鋁飽和溶液的腐蝕作用小，所以選擇三水醋酸鈉作為相變儲(chǔ)能材料，選擇不銹鋼作為水箱內(nèi)壁的材料;2、鋁合金自腐蝕電位過(guò)低，極易被腐蝕，而黃銅紫銅對(duì)比種發(fā)現(xiàn)紫銅耐蝕性更好，所以選擇紫銅作為儲(chǔ)熱水箱管道材料。
　　儲(chǔ)熱水箱設(shè)計(jì)階段，首先提出填充20L相變材料，同時(shí)根據(jù)熱負(fù)荷計(jì)算，設(shè)計(jì)電加熱管的功率以及尺寸;然后根據(jù)相容性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果選擇三水醋酸鈉作為實(shí)驗(yàn)用相變材料，對(duì)其進(jìn)行封裝、填充;最后對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)熱負(fù)荷進(jìn)行核算校正，并

5、計(jì)算水箱中銅管和箱體的尺寸。
　　模擬實(shí)驗(yàn)階段，首先介紹了測(cè)試系統(tǒng)的組成以及提出實(shí)驗(yàn)方案;隨后對(duì)儲(chǔ)能水箱進(jìn)行了填充相變材料和不填充相變材料兩種情況下的一系列熱性能實(shí)驗(yàn)，分析這兩種系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的溫度分布規(guī)律以及用戶用水水溫變化規(guī)律。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)有以下發(fā)現(xiàn):填充了相變材料的儲(chǔ)熱水箱在取熱階段，可以取出更多符合技術(shù)要求（用戶用水達(dá)40℃以上）的熱水提供給用戶使用，添加了相變材料的系統(tǒng)可取熱水115L，不添加相變材料的系統(tǒng)可取熱水90