复合相变材料太阳能蓄热器性能研究

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1、考洵ri^AfSouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文复合相变材料太阳能蓄热器性能研究作者姓名__________朱峰学科专业化学工程指导教师高学农教授所在学院化学与化工学院论文提交日期2015年6月InvestigationonSolarHeatAccumulatorwithCompositePhaseChangeMaterialADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhuFengSupervis

2、or：Prof.GaoXuenongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TK02学校代号：10561学号：201220118968华南理工大学硕士学位论文复合相变材料太阳能蓄热器性能研究作者姓名：朱峰指导教师姓名、职称：高学农教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：化学工程研究方向：传热强化与过程节能论文提交日期：2015年04月24日论文答辩日期：2015年06月07日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主

3、席：张正国委员：高学农、方玉堂、方晓明、杨建平华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研宄所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：y日期：y义年6月/0曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，g卩：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产

4、权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅(除在保密期内的保密论文外)；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在____年解密后适用本授权书。^不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的

5、全部或部分内容。....................................勺打‘W”）日期：WJ"0日期~作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编）:摘要太阳能是一种清洁性、独特性、“无限性”的资源，越来越受到各国的关注。太阳能热利用技术，太阳能光伏发电技术的日渐成熟，使其在国民生产生活中作用日渐显现。利用太阳能，将光能转化为热能，可满足人们日益增长的能源需求。太阳能属于非稳定性能源，为了暂时性储存多余的热量，必须采用蓄热技术(TES)，因而太阳能蓄热器的研究便成为太阳能热利用的重要内

6、容。本文通过对目前国内外太阳能热利用技术和蓄热技术现状的分析，提出将具有高导热性能、高相变潜热值、性能稳定以及相变温度较高的共晶无机盐/膨胀石墨复合相变材料与太阳能槽式集热器集成为一体，构成太阳能蓄热器，从而实现太阳能的光热转换和热储存。本文采用物理混合的方法，以膨胀石墨(含量20wt%)为支撑材料，LiNO3(40wt%)和KCl(40wt%)的混合盐为相变材料(PCM)，制备出LiNO3、KCl和膨胀石墨(EG)的复合相变材料。采用差示量热扫描仪(DSC)对制备的相变材料的热物性进行表征，得到所

7、制备的复合相变材料初始熔化温度为165.5oC，熔化相变焓变为179.4J/g，而初始凝固温度为159.9oC，凝固相变焓为155.3J/g，固态比热熔为0.602J/(g∙oC)和液态比热容为1.48J/(g∙oC)。将制备的粉末材料压制成密度为0.8g/cm3的块体，利用热常数分析仪(Hot-disk)测得其导热系数为9.44W/(m∙K)。本文实验根据所购置的皇明太阳能公司的槽式集热器的结构特点及热利用方案，设计粉末状复合相变材料压制成块体的专用模具，然后将块状复合相变材料填充在集热器中并与换

8、热管结合构成太阳能蓄热器。通过实验获得不同光照强度、不同冷却水流量条件下蓄热器的蓄放热特性曲线，分析了各因素对蓄热器性能影响的规律：随着光照强度的不断增大，蓄热器所能达到的最高温度不断增大，相变材料的蓄热量也不断增大；蓄热器的最高温度可达250oC；最高温度受到光照强度、蓄热器的保温性能等多方面的影响；当冷却水的用量不断增大，蓄热器的放热速率不断增大，但随着流量的不断增大，冷却水对放热速率的影响逐渐降低。研究结果表明，LiNO3-KCl/EG复合相变材料与太阳能槽式集