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太阳能热发电系统是太阳能利用的重要方式。但太阳能受环境因素影响较大,为提高热发电系统稳定性及其利用效率,亟需开发新型有效的高温储能系统。论文在此研究背景下,首先利用石墨泡沫的高导热性,制备出适用于太阳能热发电储能系统的石墨泡沫/共晶盐复合相变材料,并通过实验研究了其稳定性能;然后采用数值模拟方法对其储能单元分析,研究了复合相变材料储能过程;最后以总熔化(凝固)时间和总平均热流密度为考核指标对储能单元性能影响因素进行分析评判。纵观全文,得出以下结论:(1)经20次、50次、100次热循环测试,制备的石墨泡沫/共晶盐的泄漏量分别为0.33%、2.99%、4.60%,且材料物质结构几乎没有变化。结果表明该复合相变材料在使用中具有较强的稳定性,使用周期长,应用价值高。(2)对纯共晶盐与石墨泡沫/共晶盐相变过程模拟研究发现:石墨泡沫/共晶盐导热系数高,减少了总熔化(凝固)时间,提高了相变过程传热速率;石墨泡沫的局部热非平衡模型对显热温度场影响极低,对相变过程温度场影响较大;局部热非平衡模型能够客观的反映复合相变材料的相变过程,更能从机理解释石墨泡沫/共晶盐相变过程中能量的传递;石墨泡沫的加入,降低了共晶盐的储能量,但总熔化(凝固)时间显著地缩短。提出总平均热流密度的概念,分析了相变过程中总平均热流密度的变化,从换热利用效率角度分析储能单元中石墨泡沫对共晶盐的有利性。(3)以总熔化(凝固)时间和总平均热流密度作为储能单元性能的考核指标,分析传热流体进口温度、进口速度,储能单元的管长、管间距,相变材料的孔隙度等影响因素对相变过程储能单元性能的影响。研究总结了上述因素与总熔化(凝固)时间的变化规律,并分别拟合得到总平均热流密度与上述因素的模拟关联式。(4)随着孔隙率的增大,总熔化(凝固)时间增大,总平均热流密度先增大后减小,存大一个极大值点,此时相变储能单元表现出最佳的储能特性,极大值点对应的孔隙度为0.711,拟合得到总平均热流密度与孔隙度的关联式为:熔化时,2q??23034.7??33044.8??2304.6;凝固时,2q?24027.3??34089.4??2326.6。