高温储热混凝土的配比优化实验研究

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1、万方数据第一章绪论(2)蝶式太阳能发电碟式太阳能发电系统利用盘式抛物面聚光集热器聚焦太阳光，产生高温，运用郎肯循环热机将热能直接转化成电能，其可以进行单台供电，也可以多套联合使用，适合小规模发电系统，例如海岛、村庄这类远离市区的地区。德国、法国等国家都针对蝶式太阳能光热发电系统进行了研究开发，系统发电效率高达28．5％。(3)塔式太阳能发电塔式系统又称集中式系统，是在很大面积的场地上装设多台大型太阳能反射镜，每台都各自配有跟踪机构，能准确的将太阳光反射集中到高塔顶部的接受器上，把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，最

2、后以电能的形式输出。【7】o国内研发出双级蓄热塔式太阳能光热发电系统，其包括动力子系统、双级蓄热子系统、光热转换子系统，双级蓄热子系统，用于存储热能，并在太阳辐射能量不足时向动力子系统提供热能，维持电网平衡【81。1．2．1储热材料的概述储热材料相当于一个能量的存储器，既可以存储能量，也可以平稳地释放能量供发电使用，缓解太阳能间歇供电产生波动的问题【11。储热子系统的工作过程共分为两部分。储热过程：光照充足时，集热器吸收能量加热传热介质，如高温熔融盐等，高温传热介质经金属管道进入储热装置，与储热介质进行换热，换热之后的低温介

3、质从储热装置中流出，重新返回集热器进行吸热。放热过程：光照不足时，传热介质无法从集热器中汲取足够能量，因此传热介质经金属管道进入储热装置，储热介质将光照充足时积聚的能量传递给传热介质，高温传热介质再经金属管道进入动力发电子系统进行发电工作。1．2．2储热材料的性能要求储热材料根据其使用过程中的特点，需要满足以下几个要求：(1)储热密度大，显热储热材料要求自身比热容大；潜热储热材料要求自身相变潜热大；(2)导热系数大，能快速进行热交换，提高整个储热装置的使用效率，及时存储或提取能量；(3)热稳定性要好，不易燃、不易挥发、不易分

4、解。万方数据第一章绪论1．2．3储热材料的分类储热材料主要分为三类：显热储热、潜热储热和化学反应储热。显热储热技术运行方便、管理简单，是现如今最为成熟的技术【_71。其利用自身的热容量，通过升降自身温度以完成换热过程。显热储热材料储存能量的多少与其温度的变化幅度、质量、比热容成正相关关系，由于显热储热技术的原材料来源丰富，成本较低，目前已经取得了商业化应用。显热储热材料又大体分为两种一一液体显热储热材料和固体显热储热材料，首先介绍三种最为常见的液体显热储热材料。(1)导热油导热油作为传热、储热介质被广泛应用于太阳能热发电系统

5、中，但是由于其存在易燃、易分解、不稳定的缺陷，限制了其作为储热材料的发展前景。(2)液态金属液态金属具有密度大，导热系数高，能适应较高的工作温度等优点，但是同时液态金属的比热容一般都较小，热负荷高时其温度波动大，易于爆炸和燃烧，并且因为其在高温下具有较强的腐蚀性，难以找到合适的容器材料。(3)熔融盐熔融盐的固态大部分为离子晶体，其在高温下熔化形成离子熔体，常见的熔融盐是由碱金属与卤化物、酸盐组成，其具有使用温度范围宽，饱和蒸汽压低，流动性好，价格低廉等优势，但是同时熔融盐也具有凝固点较高，具有腐蚀的缺点，在当前针对熔融盐的研

6、究重点也主要是降低其凝固温度和腐蚀性。表1．1是主要几种液态显热储热材料的性能及成本。表1．1液态显热储热材料的性能及成本凹34万方数据第一章绪论固体显热储热材料能够适应更高的工作温度，同时建设成本更低。国内外学者针对固体储热材料进行了大量的研究，表1．2中列举了在实际项目中应用过的固体显热储热材料性能参数。相对于其他非金属储热材料，铸铁、铸钢具有较大的导热系数以及较高的使用温度，但是由于其比热容较小，导致用量巨大，建设成本较高【lJ；耐火砖这些材料能够达到很高的工作温度，但是它的成本仍然较高而没有得到广泛的使用；混凝土是一

7、种性能优良、造价低廉的显热储热材料，国内武汉理工大学、中国科学院、德国DLR等科研机构相继开展了针对高温混凝土材料的研究，目的是解决高温情况下混凝土开裂，提高其比热容和导热系数，降低其建设成本等问题。表1．2是主要固体储热材料性能参数和造价成本。表1．2固态显热储热材料性能参数及造价阳1潜热储热材料储热能力优于显热储热材料【3】，其能够在恒温条件下进行相变反应，进行热量的传递，热稳定性良好，但是潜热储热材料也有缺点，在固液界面其传热效果较差，一般有过冷、两相分离、导热率小、造价过高等缺点，所以国内外针对其的研究也较少【l⋯。

8、化学反应储热是一种高能量的化学反应过程，利用其作为储热方式，通常存储的能量高于显热和潜热储热，并且能够完成长时间能量的存储【l¨。其化学反应过程通常是可逆的，反应过程中会伴随着能量的释放和吸收，但是由于化学反应储热材料发生的化学反应通常很复杂，其对于技术的要求也就相对较高，一次性投资较大，