多熔點相變材料堆積蓄熱床蓄熱性能分析

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1、第63卷第4期化工學(xué)報Vol.63No.42012年4月CIESCJournalApril2012檭檭檭檭檭殐殐檭檭研究論文檭多熔點相變材料堆積蓄熱床蓄熱性能分析檭殐殐檭檭檭檭檭楊磊,張小松(東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院,江蘇南京210096)摘要:對采用多種不同熔點相變材料(PCM)構(gòu)成的堆積蓄熱床進行了數(shù)值分析。熱水作為換熱流體(HTF)自上而下流經(jīng)蓄熱床,熔化相變材料、蓄積相變潛熱。石蠟作為相變材料被注射入聚碳酸酯球殼內(nèi)形成相變膠囊,根據(jù)熔點高低依次排放在蓄熱床的不同位置,熔點越高距離熱水進口越近。假定流場穩(wěn)定,采用一維S

2、chumann模型計算HTF溫度,相變模擬采用顯熱容法。分別對兩種排列方式下采用2種、3種以及4種相變材料的蓄熱床的蓄熱過程進行了基于熱力學(xué)第一及第二定律的性能分析,并將結(jié)果與單相變材料蓄熱床進行比較。基于熱力學(xué)第一定律分析結(jié)果表明,采用多種相變材料構(gòu)成的蓄熱堆積床蓄熱速度更快,能量效率更高?;跓崃W(xué)第二定律分析表明,平均熔點更高的蓄熱床能夠儲存更高的。結(jié)果表明采用多熔點相變材料構(gòu)成的堆積蓄熱床能夠顯著地縮短蓄熱時間,改進蓄熱性能。關(guān)鍵詞:堆積蓄熱床;相變膠囊;多熔點;能量;DOI:10.3969/j.issn.0438

3、-1157.2012.04.006中圖分類號:TK512文獻標志碼:A文章編號:0438-1157(2012)04-1032-06ChargeperformanceofpackedbedthermalstorageunitwithphasechangematerialhavingdifferentmeltingpointsYANGLei,ZHANGXiaosong(SchoolofEnergyandEnvironment,SoutheastUniversity,Nanjing210096,Jiangsu,China)Abs

4、tract:Anumericalstudyonapackedbedthermalstorageunitwithphasechangematerial(PCM)havingdifferentmeltingpointsispresented.ParaffinisusedasPCMandinjectedintopolycarbonatespheresasphasechangecapsules.Hotwaterisusedasheattransferfluid(HTF)flowingfromthetopdowntomeltPCMa

5、ndstorelatentheat.Thecapsulesareplacedinseriesinthetankbasedonmeltingpoints.PCMhavinghighermeltingtemperatureisplacedcloserwithhotwaterinlet.One-dimensionalSchumann’smodelwithsteady-stateflowfieldassumptionisadoptedtocalculateHTFtemperature,whilethephasechangeofPC

6、Missimulatedusingapparentheatcapacitymethod.Theenergyandexergyperformanceinchargingprocessoftwoarrangementmodescontainingtwo,threeandfourkindsdifferentPCMsareinvestigatedandcomparedwiththoseofpackedbedusingonlyonekindofPCM.Theenergycomparisonresultsindicatethatthe

7、thermalstorageunitwithmultiplePCMshasmuchhigherchargerateandhigherthermalefficiencythansinglePCMstoragebed.Intheexergycomparison,thestoragebedwithhigheraveragemeltingpointcanstoremoreexergythanthathasloweraveragemeltingpoint.TheutilizationofmultiplePCMscandramatic

8、allyreducechargetime,improvingthestorageperformance.Keywords:packedbed;phasechangecapsule;differentmeltingpoints;energy;exergy2011-08-26收到初稿,2011-09-26收

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