颗粒型固一固相变材料堆积床蓄热与放热实验‘

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1、2004年12月重庆大学学报(自然科学版)Dec．2004第27卷第12期JournalofChongqingUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．27No．12文章编号：1000—582X(2004)12—0042—03颗粒型固一固相变材料堆积床蓄热与放热实验‘朱恂，冯云鹏，李曾敏(重庆大学工程热物理研究所，重庆400030)摘要：对季戊四醇的固体颗粒堆积床相变蓄热和放热特性进行了实验研究。实验结果表明：在开始加热时，空气进口段堆积床的温度上升比较快，随着蓄热的进行，温度

2、升高减慢；当季戊四醇的温度达到相变温度时，出口温度基本保持不变。当开始放热时，堆积床进口处蓄热材料的温度下降较剧烈，后段温度下降很缓慢。随着时间的增加，蓄热床内各，最的温度均下降，并出现中段温度高、两侧温度低的现象。在实验中观察到明显的升华现象。关键词：固一固相变材料；蓄热；放热；实验中图分类号：TKI24文献标识码：A多元醇由于具有较宽的固一固相变范围、相变时的电加热器对空气加热。加热后的空气在进蓄热段前无液相产生、体积变化小、无毒无腐蚀；而且对容器材先经均流段内的均流板均流均温，然后进入蓄热段将料和技术条

3、件要求不高，其相变潜热与固一液相变在热量传给蓄热材料，进行蓄热。当蓄热材料的温度达同一数量级，使用寿命长，热效率高等优点受到重视。到相变温度以上时，关闭电加热器，通人冷风，进行放常用的多元醇有PE(季戊四醇，Pentaerythritol，C5H2热实验。10l19121304)、PG(三羟甲基乙烷，Pentaglycerine，C5Hl203)。目前对多元醇固一固相变特性的研究工作一般集中于其相变机理和物性参数测量等方面¨，对于多元醇固一固相变蓄热器性能的实验研究和工程应用等方面的工作还进行得非常有限。由于

4、季戊四醇相对三羟甲基乙烷具有蓄热量大、价格低廉和易于购买等优点，1空气压缩机2转子流量计3加热段4均流段文中将针对季戊四醇固体颗粒堆积床固一固相变蓄热5蓄热段6气段7、8测压管9均流板和放热特性以及加热温度对堆积床流动阻力的影响进1O电加热器l1密封法兰12连接法兰13连接法兰行实验研究，为固体颗粒堆积床固一固相变蓄热器的图1固体颗粒堆积床相变蓄热实验装置简图工程应用提供依据。季戊四醇固体相变颗粒材料采用特殊成型工艺制成，直径为5mm、高为5mm。经测量实验段中固体相1实验装置与实验方法变颗粒堆积床的孑L隙率

5、为0．45。蓄热段主要用于存图1为固体颗粒堆积床固一固相变蓄、放热性能放颗粒状季戊四醇相变材料，采用内径为+15omm长实验装置简图。堆积床蓄、放热实验装置系统主要由度为50mm的空心圆管，因在实验中要测量蓄热颗粒压缩机、流量计、加热段、均流段、蓄热段和排气段组堆积床内的温度分布情况，所以在蓄热段管壁每隔成。为了减小实验系统的散热损失，整个实验装置外10mm开有测温孑L，插入0．2mm的铜一康铜热电偶层均包裹数层玻纤棉绝热材料(50mm厚)，之外采用测量相变材料的轴向温度分布及随时间的变化规律。铝箔纸包装。实

6、验分2个阶段进行：蓄热阶段和放热为了测量流体流经蓄热段的压力损失，在均流段和排阶段。实验中以空气为传热工质，采用空气压缩机作气段靠近蓄热段处开有测压管，采用倾斜式微压计测为空气的动力装置。在蓄热实验时，始终保持空气流量空气流经堆积床的压力损失。空气的体积流量由转量在5in／h，利用电加热器为空气加热(加热器的加子流量计测量，蓄热段空气进、出口温度分别由安装在热功率由调压器调节)，在方形加热段中插入6根150W蓄热段进、出口处的0．2mm铜一康铜热电偶测量。·收稿日期：2004—07—16基金项目：重庆大学骨干

7、教师资助计划项目作者简介：朱恂(1968一)，女，江苏无锡人，重庆大学博士，副教授，主要从事工程热物理领域内传热传质研究。第27卷第l2期朱恂等：颗粒型固一固相变材料堆积床蓄热与放热实验43温度测量数据由多点HP数据采集系统采集和处理。2实验结果与分析2．1流动阻力特性蓄热实验中，保持空气流量5m／h，调节电加热器功率，测量不同进1：3温度下的蓄热段压力损失，结果见表1。表1空气流经堆积床的压力损失℃30135l60r／minP，82929图3蓄热过程中截积床内温度分布和由实验结果可以看出，在工质流量一定的条

8、件下，空气进、出口温度(170～225rain)随着空气进口温度的增加，压力损失也增加。这主要因为随着空气进1：3温度的增加，空气的密度随之减小，空气的流速相应增大；同时随着空气温度的增加，空气的粘性系数要增大，根据多孑L介质流动理论可证明其压力损失△P要增大。2．2固体颗粒堆积床固一固相变蓄热器蓄热特性图2～图4是时间连续的3张图。由图中可看出：开始加热时，空气进口温度上升比较快，空气与蓄热材料的