直接式蓄熱傳熱強化的實驗以及模擬研究.pdf

1、天津大學碩士學位論文直接式蓄熱傳熱強化的實驗以及模擬研究直接式蓄熱傳熱強化的實驗以及模擬研究ExperimentalNumericalSimulationStudyonTheHeatTransferEnhancementofDirectContactThermalStageSystem一級學科：動力工程及工程熱物理學科專業(yè)：熱能工程作者姓名：趙棟指導教師：趙軍教授天津大學機械工程學院二零一五年十二月I中文摘要中文摘要近些年來隨著社會的快

2、速發(fā)展以及人民生活水平的提高，建筑能耗呈現(xiàn)直線增長趨勢，但是由于受到供暖管網的限制，南方大部分地區(qū)以及鄉(xiāng)村地區(qū)無法實現(xiàn)集中供暖，在這些無法進行集中供暖的地區(qū)，一般采用燃煤、燃油或者燃氣系統(tǒng)。這類小型系統(tǒng)效率低、污染大，而且成本較高，經濟性極差。另一方面，鋼廠、電廠、冶金廠等工業(yè)產生大量的工業(yè)余熱，這是對能源的極大浪費，而且也造成了一定的環(huán)境污染；此外，當前對于太陽能的利用主要集中在高溫區(qū)域，而中低溫太陽能并沒有被充分利用起來。上面所述的

3、工業(yè)余熱以及中低溫太陽能的溫度主要集中在100℃~200℃，處于這一溫度段的工業(yè)余熱以及太陽能完全能夠滿足建筑物供暖的需求。但是無論是工業(yè)余熱還是太陽能都存在著能量密度低以及間歇不穩(wěn)定的缺點，直接用于供暖熱源的話很難保證供暖的穩(wěn)定性。為了保證供暖系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須使用蓄熱系統(tǒng)，將工業(yè)余熱以及太陽能的熱量蓄存在蓄熱系統(tǒng)中，為供暖系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定的熱源。針對中低溫蓄熱，根據(jù)蓄熱材料的相變溫度、相變潛熱、穩(wěn)定性以及安全性、經濟性選擇赤藻糖醇作

4、為蓄熱介質。但是赤藻糖醇的導熱系數(shù)較小，嚴重影響了系統(tǒng)的蓄放熱速率，所以必須采用有效措施對蓄熱系統(tǒng)的傳熱進行強化。論文通過向赤藻糖醇中添加膨脹石墨制備了導熱增強型復合材料，并通過實驗以及模擬的方法，研究了膨脹石墨膨脹石墨復合相變材料在直接式蓄熱系統(tǒng)中的蓄熱特性。本文研究的主要內容和結論如下：（1）通過熔融共混法制備了膨脹石墨赤藻糖醇復合相變材料，對膨脹石墨赤藻糖醇的基本熱物性進行了測試，包括DSC測試，導熱系數(shù)測試，對不同膨脹石墨含量的

5、復合材料的相變溫度、相變潛熱、導熱系數(shù)進行了比較；（2）通過實驗對復合材料的熔化凝固特性進行了研究及分析；（3）通過實驗研究了以赤藻糖醇和復合材料作為蓄熱介質的直接式蓄熱系統(tǒng)的蓄熱特性，通過研究發(fā)現(xiàn)采用膨脹石墨質量分數(shù)為3%的復合材料，充熱過程相變材料熔化速度明顯加快；（4）對直接式蓄熱系統(tǒng)的蓄放熱過程進行了實驗研究，通過實驗發(fā)現(xiàn)在整個蓄放熱過程中蓄熱時間遠遠大于放熱時間，而且復合材料并不能顯著的縮短放熱過程的時間，所以強化換熱的研究重