热电热泵相变蓄热装置原理及性能实验

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1、第３０卷第１２期煤气与热力Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．１２２０１０年１２月ＧＡＳ＆ＨＥＡＴＤｅｃ．２０１０热电热泵相变蓄热装置原理及性能实验张泠，徐敏，刘忠兵，张晓洁（湖南大学土木工程学院，湖南长沙４１００８２）摘要：探讨了热电热泵相变蓄热装置的工作原理。对热电热泵相变蓄热装置蓄热、放热工况下相变材料（石蜡）温度、状态的变化及制热性能系数进行了分析。实验条件下，相变材料的相变过程明显，蓄放热效果理想。蓄热阶段，余热热源温度为３２℃、工作电压为８Ｖ时，制热性能系数达到２．２；放热阶段，被加热冷风温度为２５℃、工作电压为４Ｖ时，制热性能系数

2、达到５．６。关键词：相变蓄热；热电热泵；主动蓄热（放热）；热电芯片中图分类号：ＴＵ９９５文献标识码：Ａ文章编号：１０００－４４１６（２０１０）１２－０Ａ０７－０４ＰｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＴｅｓｔｏｆＴｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃＨｅａｔＰｕｍｐＰｈａｓｅＣｈａｎｇｅＨｅａｔＳｔｏｒａｇｅＤｅｖｉｃｅＺＨＡＮＧＬｉｎｇ，ＸＵＭｉｎ，ＬＩＵＺｈｏｎｇｂｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｊｉｅＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｈｅａｔｐｕｍｐｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅ

3、ｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔａｔｅｖａｒｉａｔｉｏｎａｎｄｈｅａｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌ（ｐａｒａｆｆｉｎ）ｕｎｄｅｒｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅａｎｄｒｅｌｅａｓｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｉｓｏｂｖｉｏｕｓｗｉｔｈｉｄｅａｌｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅａｎｄｒｅｌｅａｓｅｅｆｆｅｃｔｕｎｄｅｒｔｈｅｅｘ

4、ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｓ２．２ｗｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｉｓ３２℃ａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｖｏｌｔａｇｅｉｓ８Ｖｉｎｔｈｅｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅｓｔａｇｅ．Ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｓ５．６ｗｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｈｅａｔｅｄｃｏｌｄａｉｒｉｓ２５℃ａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｖｏｌｔａｇｅｉｓ４Ｖｉｎｔｈｅｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｓｔａｇ

5、ｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅ；ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｈｅａｔｐｕｍｐ；ａｃｔｉｖｅｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅ／ｒｅｌｅａｓｅ；ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｈｉｐ［８］１概述别设计了蓄热式的热管换热器。王增义等人借相变蓄热是利用蓄热材料的物态变化储存热鉴了热管在蓄热方面的理论与应用，设计了一套热能，与显热蓄热相比具有蓄热密度高、充释热温度稳管式相变蓄热换热器，并进行了详细的实验研究。［１～３］为改善相变蓄热装置的蓄放热特性，国内外学定等优点，受到了普遍关注。为实际应用和研究的需要，研究

6、者们设计了不同结构的相变蓄热装者设计了各种结构形式的相变蓄热装置，并在提高［４］相变材料传热性能方面做了很多工作［９～１４］。但不置。Ｓｈａｍｓｕｎｄａｒ等人设计了一种壳－管式蓄热换热器，并对其进行蓄放热实验研究。Ｂａｎａｓｚｅｋ等难发现上述相变蓄热装置都是被动式的，一方面，只［５］人对采用螺旋式结构的相变蓄热装置进行了理能通过余热热源与相变材料之间的温差被动蓄热，［６］［７］论与实验研究。吕其岗等人及Ｂｏｇｄａｎ等人分因此并不适用于低温余热回收利用；另一方面，在余基金项目：科技部８６３计划（２００６ＡＡ０５Ｚ２２９）；Ｒｅｓ

7、ｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎＯｐｔｉｍａｌＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＦａｕｌｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎ＆ＤｉａｇｎｏｓｉｓｆｏｒＣｅｎｔｒａｌＡｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ（ＪＲＰ０９０１）；湖南省科学技术厅国际合作计划（０６ｗｋ３０２３）·Ａ０７·第３０卷第１２期煤气与热力ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｍ热回收过程中，被动式的相变蓄热装置不能根据余℃时，单级热电热泵制热性能系数为１．５～７．０，在热排放的时间和强度适时调整蓄热速率，以充分回级联的情况下，还可以获得更大的制热性能系［１５］收余热，提高

8、回收效率，在热能释放的过程中，不能数。按照能源使用端的要求实现热能的主动释放。实验中选用的相变材料为相变储能专用石蜡考虑到被动式相变蓄热装置的局限，本文结合（３５号），正构烃含量大于９０％，相变温度为３５℃。热电制冷（制热）技术，设计了一种热电热泵相变蓄热电芯片型号为ＴＥＣ１