聚乐太阳灶用金变贮能装置的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第13卷薷3期V0【．13，No．3太阳能学报l902’1JU【n【992ACrA】NIR(【ASOIARlSSINICA1聚光太阳灶用金属相变贮能装置的研究效绪绮1

2、(l垤【大，43007【)陈正荣／胛登端(H癌百)文摘：研究了聚光太阳灶用高温金属相变贮能装置。贮能材料为铝基或锌基台金当太阳辐射强度为1．3kW!m叶，在积为2n1的聚光灶l：谈贮能装置可加热到650~C一7∞℃，贮能装置可将4kg水煮拂。关键词：’星19善咝’高温贮能O引言常用显热、潜热和化学反应蓄热等方式贮存热能)。作为太阳能潜热贮能材料，多为各种盐类

3、和石腊。然而，对金属相变贮能材料的j开究表明0_¨，它较之盐类和石腊具有更多的优点贮热温度高，贮能密度大，热交换速度快，使用时体积变化小，过冷度小，腐蚀容器倾向小，只是价格较高。国外已用锗和硅作相变贮能材料，应用于卫星上贮存太阳能本1：作用铝基或锌基台金作为相变材料，以耐热的Fe—C合金为外壳，组成贮能元件，可与聚光太阳灶配套使用，其贮能温度达650℃-700℃。l试验条件1．1加热设备贮能元件用采光面积为2m的聚光式太阳灶和功率为12kW的电炉盘加热，试验装置如图1和图2所示。12贮能元件贮能元件的外壳用耐热的Fe—C合台制成，即使加热温度达850℃，基本不会发生变形

4、，表皮也不会氧化，其外形尺寸为l40×55ram。贮能材料为A1基或zn基台金，若用A1基台金，其重量为^akg一^、kg；若用zn基台金，其重量为5．2kg一5．,t．kg。AI基合金和zn基余金的热物性参数见是1。1．3试验时间从1991年9月9日仝9月26口，每天11叫一13N，13时～15tt7"，15IN-一17时三个时阀间隔，在太阳灶上进行多次重复贮能试验。阻l《I。0挂仑I．胡I．誊自。蝗磷助r¨L。维普资讯http://www.cqvip.com太阳能学报表I热物性参数图l太阳灶贮能示意图图2电阻炉加热贮能元件示意图太阳灶2．保温套3．贮能元件4．涮温表

5、1．电炉2．贮能元件3．保温套4．测温表1．4放热试验将从太阳灶上已被加热的贮能元件，放置于一个小型的保温炉中。然后在元件上放置水壶，将水煮沸，称量所煮沸的水量，确定贮存的热量。放热试验装置如图3所示。2试验结果2．1铝基相变贮能元件其加热曲线如图4所示试验表明，当环境温度为l6℃-20℃时，元件在太阳灶上加热60min即可达到相变温度；加热80min可达650℃，继续延长加热时间，温度上升很慢。贮热元件在300℃以下时，升温速度较快，达l3一l5℃／min，而在相变温度附近温升很小。太阳光焦斑处的温度为850℃。11时一l3时贮能效果最佳。2．2锌基合金贮能元件其加热

6、曲线如图5所示。试验表明，当环境温度为17℃一26℃时，元件在太阳灶上加热25min即可迭相变温度j60min达650℃，80min达673℃。贮能元件在300℃以下时，元件的升温速度达l3一l8℃／min，在680℃时则降至l℃／min。元件的最高温度可达702℃。2．3放热过程的测量无论铝基或锌基合金贮能元件，在太阳灶上加热70min，取下后置于保温炉内，将盛有2kg水的水壶置于其上，都可将水烧开，第一壶水16min一17min烧开，第二壶水用45min烧开，此时贮能元件温度降至200℃左右。2．4对比加热试验将相同的贮能元件置于电炉上加热，其加热结果见图6和表J、

7、2，为便于比较，还给出了在太阳灶上的加热结果。对比表明：(1)铝基合金贮能元件，在前20rain内，太阳灶上的维普资讯http://www.cqvip.com3期黄志光等：聚光太阳灶用金属相变贮能装置的研究273加热速度高于电炉盘上的加热速度，但超过350℃后，电加热速度比太阳灶加热快，在650℃后太阳灶加热的温升很小，但电加热的温度持续上升，直至850℃。(2)锌基合金贮能元件，在625℃以下时，太阳灶加热温升高于电加热温升，超过此温度后温升情况则相反。太阳灶加热时元件的温度最高达702℃，而电加热时则可达850℃。(3)锌基合金较铝基台金贮能元件的加热速度快。特别在

8、600℃以下时尤为明显。(4)铝基合金贮能元件在太阳灶上加热1h，i在1．2kW电炉上加热54．3mjn所达到的温度相同，也就是说，太阳灶的热功率相当于1．08kW电炉的加热功率。8006C0p4O0h200图3贮能元件放热过程示意图图4铝基合盎贮能元件在太阳灶上的加热曲线1．保温炉2．贮能元件3．水壶j．1l时-t3时2．13时-15时3．15时一f7时图5锌基合金贮能元件在太阳灶上的加热曲线图6电加热与太阳灶加热对比曲线1·I1时～13时2·13时一lj时3．15-17~*a，电加热b．太阳灶加热3讨论电加热时，从室温至固一液相变温度