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相变储能强化传热技术的研究进展

发布时间:2022-07-02 22:29:11 来源:ror综合体育app下载 作者:ror官网登录入口

  摘要:储热是解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段,这反过来又提高了能源系统的性能和可靠性。相变储能是通过相变材料吸/放热过程来实现能量储存的技术,它能够解决热量供需时间、空间和强度上的不匹配,并以其高储能密度成为储能领域的研究热点,但由于相变储能的材料热导率较低,使其应用受到限制。

  (来源:微信公众号“储能科学与技术” ID:esst2012 作者:金光)

  热能储存是有效利用可再生能源的必然选择,在太阳能热利用、余热回收等领域有广泛的研究与应用前景,但因为其不稳定性,储热系统应运而生。储热是解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段,这反过来又提高了能源系统的性能和可靠性。热能储存分为显热储热(SHS)、相变储热(又称潜热储热LHTES)和化学储热。显热储热是在不发生相变的条件下,通过储热材料温度的升高来实现储热,因此所储存的能量是材料比热容、温度变化和材料量的函数。显热储热是目前市场应用最多的储热技术,但是它存在储热密度小、储热设 备体积大等问题。化学储热虽然具有较高蓄热密度,但是储热过程时常伴随化学反应,其蓄热过 程不可控且不安全,导致目前推广受阻。对比显热和化学储热,相变储热有较为恒定的温度和较高的储热密度,相变储热比显热储热的储热密度高 出至少5倍。相变蓄热的诸多优点使它到广泛的实际应用,尤其是适用于热量供给不连续或供需不平衡工况下。

  相变储能是通过相变材料吸/放热过程来实现能量储存的技术,它能够解决热量供需时间、空间和强度上的不匹配,并以其高储能密度成为储能领域的研究热点,但由于相变材料的热导率较低,使其应用受到限制。针对相变储能材料熔化/凝固过程中热导率低引起的传热速率慢的问题,从优化储能设备结构、添加剂 提高相变材料热导率以及联合强化传热技术三方面综述国内外相变材料储能强化传热技术的最新进展。通过比较各种强化传热方式的优劣,实验和模拟均显示复合强化传热即可解决相变材料热导率低,又增大传热面积,从而提高相变材料的传热性能;多孔金属作为导热添加剂增强导热效果更好;并提出了相变储能强化传热技术未来需要解决的相关技术难题。

  相变材料的低热导率限制了它在相变蓄热领域的发展。相变蓄热在工业余热回收、建筑节能、食品加工等领域得到了广泛的应用。本文综述了相变蓄热系统中各种强化传热技术的最新进展,为今后相变蓄热强化传热的发展提供参考。

  联合强化传热技术比本文所提另两种技术效果更好,联合强化传热技术既提高了相变材料热导率又增加了相变材料的传热面积,但还需完善翅片耦合热管技术的数学模型。目前联合传热技术只是初步研究,还需完善联合强化传热技术的相关作用机理,拓展该技术在蓄热领域的研究。

  金光:(1970—),女,教授,主要从事相变蓄热技术和节能环保供暖方面的研究

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