石蜡相变储热系统的放热效率.pdf

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1、第28卷第2期2222012年1月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVbl．28No．2Jan．2012石蜡相变储热系统的放热效率甘雪菲，何正斌，伊松林※，张璧光(北京林业大学材料科学与技术学院，北京100083)摘要：相变储热技术是节能的重要技术之一，对相变储热系统的换热系数以及放热效率的研究，有助于提高相变储热系统的放热效率，对相变储热系统的实际应用有着重要意义。该试验研究了叉排石蜡管束储热系统的整体放热性能，测定了该系统的换热系数及放热效率，并分析了管排数，风速等影响因素

2、。研究表明，在小于3m／s的风速下，空气温度变化在20～55。C的范围内，该类储热系统的换热系数与使用现有准则关联式计算得到的理论值基本吻合；放热效率则随着风速的增大而下降，随管排数的增加而有所提高，最大可达83％；另外，延长放热时间，可以提高换热效率，最高可使放热效率提高62％。关键词：换热系数，石蜡，储热，放热效率doi-10．39698．issn．1002—6819．2012．02．038中图分类号：Q051．8+92文献标志码：A文章编号：1002—6819(2012)一02—0222—0

3、4甘雪菲，何正斌，伊松林，等．石蜡相变储热系统的放热效率[J]．农业工程学报，2012，28(2)：222--225．GanXuefei，HeZhengbin，YiSonglin，eta1．Heatreleasepropertyofparaffinphasechangeheatstoragesystem[J]．TransactionsoftheCSAE，2012，28(2)：222--225．(inChinesewithEnglishabs加ct)0引言储热技术是开发新能源、提高能源利用率的重要途

4、径，由于采用相变储能材料的潜热储存具有储热密度高、储热放热近似等温等特点【1l，在太阳能利用、电力的“削峰填谷”、废热和余热回收等领域[2。3】具有广泛应用前景。把握储热系统的研究现状，开展相变储能理论及其在实际中的应用研究不仅具有学术价值，而且对节约能源、减少环境污染有重大现实意义。储热材料的种类繁多，无机相变材料易出现过冷和相分离现象t4]，一般都有毒性或腐蚀性，不利于容器盛装等缺点，限制了无机化合物在相变储能系统中的应用。而有机类相变储能材料具有无过冷及析出，性能稳定，无毒，无腐蚀等优点【5

5、~7]。其中石蜡类有机物除具有有机化合物的优点外，其相变潜热量大、相变温度范围广、价格低，所以在相变储能材料的研究使用中受到广泛的重视。而现有的很多研究都着重于单根石蜡管的性质研究，其中主要是提高石蜡管的导热系数的研究和对石蜡管在储热和放热过程中石蜡管内部温度场及石蜡的熔化和凝固特性进行研究。张东掣8】基于集总参数法和矩形相变等效比热假设建立了相变材料的相变过程温度模型。刘中良等【9】对相变潜热随温度变化的变温固液相变过程收稿日期：2010—12．23修订日期：2011-09．13基金项目：教育部

6、新世纪优秀人才支持计划“木材太阳能干燥相变储热系统特性及优化匹配的研究”。作者简介：甘雪菲(1986一)，女，汉族，广西梧州人，北京林业大学研究生，木材干燥。北京北京林业大学材料科学与技术学院，100083。Email：domemonfei@126．corn※通信作者：伊松林(1970一)，男，北京人，北京林业大学材料科学与技术学院教授，博士，主要从事木材干燥，木材改性。北京北京林业大学材料科学与技术学院，100083。Email：ysonglin@126．tom进行了数值分析计算，并重点分析了相

7、变潜热随温度变化对相变过程的影响。谢望平等[10】对石蜡的导热性能进行改进，为石蜡作为储热材料更为广泛的应用提供了试验基础。Mazman等¨lJ用导热系数比较高的不锈钢片，铜片和石墨．相变材料复合材料作为添加剂来提高导热流体与相变材料之间的导热系数，结果表明，通过添加剂可以大大缩短相变储热材料的熔化时间和凝同时问。Trpll2J研究了周列壳管式蓄热设备，重点对技术等级石蜡的熔化凝固过程做了相应的传热分析。李晓倩等【l3】选取壳管式单元体进行传热分析，建立数学模型编制程序选取初始参数进行算法演示，得

8、到石蜡蓄热、放热过程中水流温度．水流经过的管道．时间、水流经单元体管道的换热量一水流经过的管道一时间、石蜡凝固／熔化半径一不同管道一水流循环次数等关系量间的变化曲线。邹得球等【14】基于一种相变储热石蜡，考虑熔化过程中液相的自然对流情况，建立了矩形腔内石蜡熔化过程的数学模型，对储热系统的设计起到了很大的指导作用。在实际的应用中，往往不是单根石蜡管的利用，当很多石蜡管排一起使用的时候，由于石蜡管的相互影响，很多性质都发生了变化，另外，相变储热系统在放热过程中，储热材料的温度一直在变化