太陽(yáng)能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱混凝土的制備與儲(chǔ)熱單元模擬分析.pdf

1、太陽(yáng)能輻射能量不穩(wěn)定，主要原因是云層的變化，當(dāng)太陽(yáng)能電站在進(jìn)行熱發(fā)電時(shí)，可能會(huì)突然受到云層的影響，集熱器收到的輻射量短時(shí)間內(nèi)不足，汽輪機(jī)不能適應(yīng)這種不可控制的變化，儲(chǔ)熱系統(tǒng)可以在陽(yáng)光正常時(shí)儲(chǔ)熱，在陽(yáng)光不足時(shí)放出熱來(lái)供給汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，起到功率緩沖的作用，另一方面，儲(chǔ)熱材料可以把白天太陽(yáng)輻射的能量以熱能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，到了晚上釋放出來(lái)進(jìn)行熱發(fā)電，這樣可以起到削峰填谷的作用。儲(chǔ)熱系統(tǒng)是太陽(yáng)能熱電站的一個(gè)重要組成部分。 本實(shí)驗(yàn)用鋁酸鹽

2、水泥CA-80，工業(yè)銅礦渣，鋼渣，石墨，制備了一系列太陽(yáng)能儲(chǔ)熱混凝土樣品，水泥用量對(duì)混凝土強(qiáng)度影響很大，水泥用量10％，石墨用量為5％時(shí)，烘烤后抗壓強(qiáng)度可達(dá)42MPa，抗折達(dá)到6.3MPa，而水泥用量為6％時(shí)，烘烤抗壓強(qiáng)度最高31.4MPa，抗折5.3MPa。 石墨用量的增加會(huì)增加混凝土的用水量，降低強(qiáng)度，但可大幅提高熱導(dǎo)率，C纖維屬柔性纖維，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響不大，但增加抗折強(qiáng)度達(dá)33％。鋼纖維對(duì)材料的抗壓，抗折強(qiáng)度均有一定

3、程度的提高，由于銅礦渣，鋼渣，本身密度大，增加銅礦渣，鋼渣含量可增加體積密度。 基于現(xiàn)已制備的混凝土熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)對(duì)材料儲(chǔ)熱循環(huán)過(guò)程用ansys軟件進(jìn)行了有限元熱模擬，用現(xiàn)實(shí)的儲(chǔ)熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立四方簡(jiǎn)化模型，分四個(gè)階段，儲(chǔ)熱，保溫，放熱，保溫，施加不同的載荷，四方模型頂點(diǎn)處離熱管最遠(yuǎn)，在傳熱時(shí)存在滯后現(xiàn)象，熱導(dǎo)率越低，滯后現(xiàn)象越明顯，熱導(dǎo)率越高，儲(chǔ)熱，放熱速度越高，保溫時(shí)材料內(nèi)溫度能很快達(dá)到平衡。模擬了管間距對(duì)儲(chǔ)熱性能的影響，當(dāng)材料

4、的熱導(dǎo)率較低時(shí)，可縮短管間距來(lái)提高儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)性能，但這樣會(huì)增加管材的數(shù)量，增加儲(chǔ)熱系統(tǒng)的成本。 新設(shè)計(jì)了兩種儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)，把熱管三角錯(cuò)排，最小儲(chǔ)熱單元由四方形變成正六邊形，呈蜂窩狀，對(duì)稱性好，最小面積不變，頂點(diǎn)離熱管距離縮短了15％，儲(chǔ)放熱速度略有提高。 另一種模型，在六邊形單元的六角位置引入高熱導(dǎo)率的石墨片，體積分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％，與摻5％石墨粉相比，等效熱導(dǎo)率提高了近一倍，超過(guò)了5W/m℃，在儲(chǔ)熱分析中發(fā)現(xiàn)石墨片內(nèi)溫度