【摘 要】
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我国峰谷用电量比远高于发达国家平均水平,电力供求矛盾突出,峰值供电量大提高了电力设施建设成本,空调蓄冷技术以其促进电力负荷削峰填谷的作用,成为缓解建筑能源供需矛盾的有效途径。无机盐相变蓄冷储能密度高于水蓄冷,相变温度宽泛可调至高于冰蓄冷,因其相对于传统蓄冷方式的独特优势成为空调蓄冷领域的可选方案之一。为改善无机盐本身存在的过冷、相分离等缺点,提升其热导率,制备了一种复合无机盐相变蓄冷材料,并以其为
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我国峰谷用电量比远高于发达国家平均水平,电力供求矛盾突出,峰值供电量大提高了电力设施建设成本,空调蓄冷技术以其促进电力负荷削峰填谷的作用,成为缓解建筑能源供需矛盾的有效途径。无机盐相变蓄冷储能密度高于水蓄冷,相变温度宽泛可调至高于冰蓄冷,因其相对于传统蓄冷方式的独特优势成为空调蓄冷领域的可选方案之一。为改善无机盐本身存在的过冷、相分离等缺点,提升其热导率,制备了一种复合无机盐相变蓄冷材料,并以其为蓄冷工质设计了一种高效传热管翅式蓄冷槽,强化了蓄冷槽整体的传热性能,在不同温度工况下开展了运行实验。制备了以Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2O为复合基底,辅以降温剂、成核剂、增稠剂、导热剂等添加剂的相变材料,Na2SO4·10H2O:Na2HPO4·12H2O=4:6的复合基底较纯Na2SO4·10H2O分层减轻,过冷度及相变温度均低于单一纯物质,在20g上述复合基底中加入4g NH4Cl将相变温度降至6℃左右,加入0.4g硼砂基本消除过冷度,加入0.4g CMC获得稳定的凝胶体系,加入0.2g纳米TiO2显著提高导热系数。复合无机盐蓄冷材料体系配比为32%Na2SO4·10H2O+48%Na2HPO4·12H2O+16%NH4Cl+1.6%硼砂+1.6%CMC+0.8%纳米TiO2,相变温度6.3℃,相变潜热139J/g,液态导热系数0.7989W/(m·K),经过50次循环后,具有良好的热稳定性,适用于建筑空调蓄冷。对不同结构管翅式蓄冷槽的传热特性进行了数值模拟,结构优化结果表明,管间距越大则蓄冷完成时间t0越长,叉排结构单元中远端两角到盘管距离更远,导致传热速度慢;对比了三种形式不同结构参数的翅片,通过分析温度曲线、蓄冷完成时间t0、翅片效率F、平均翅片强化传热效率F0等参数,得出垂直翅片强化传热效率高于分形翅片高于水平翅片,适当缩短翅片长度可在金属用量较少的前提下,保持较高强化传热效率;提升冷媒/热媒与相变材料之间的温差,可显著提升蓄冷/释冷效率,但温差的提升会对制冷主机及用户侧产生不利影响。管翅式蓄冷槽最终采用间距l=35mm的顺排管束排布,管外添加N2=4、l2’/l=0.6的垂直翅片结构。搭建相变蓄冷系统试验平台,沿换热管结构单元径向与边缘不同位置布置5个温度测点以分析蓄冷槽传热性能。在蓄冷/释冷过程中,五个测点温度曲线变化趋势基本一致,随着测点到换热管壁距离的增加,依次产生热滞后现象,温度曲线变缓。径向方向上靠近管壁的A、B两点以及沿边缘布置的C、D点两组测点的温度变化响应几乎同步,说明蓄冷槽腔体内大部分区域热量传递速度快、温度较均匀,角点E是最后完成换热的区域。冷媒/热媒与相变材料温差越高,相变材料换热速度越快。实际换热过程因冷媒/热媒温度不同于入口、接触热阻等因素导致传热速度略慢于模拟结果。
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