添加物对石蜡相变螺旋盘管蓄热器蓄热和放热性能的影响

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1、第4卷第1期热科学与技术Vol.4No.12005年3月JournalofThermalScienceandTechnologyMar.2005文章编号:167128097(2005)0120014206添加物对石蜡相变螺旋盘管蓄热器蓄热和放热性能的影响1112朱　恂,　廖　强,　李隆键,　龚　伟(1.重庆大学工程热物理研究所,重庆　400044;2.重庆智得热工工业有限公司,重庆　400022)摘要:对以石蜡为相变材料的螺旋盘管蓄热器的蓄热和放热性能进行了实验研究,探讨了在石蜡中添加铜粉、硅粉和不锈钢丝带对石蜡螺旋盘管蓄热器蓄热和放热性能的影响。结果表明:

2、在蓄热过程中,随着加热时间的增加,蓄热器内的温度分布不均匀性逐渐增大;纯石蜡蓄热器内温度分布不均匀性最为严重;插入不锈钢丝带的蓄热器内温度分布最均匀。在放热过程中,纯石蜡蓄热器的出口水温下降最快;而石蜡加不锈钢丝带的蓄热器出口水温最高。关键词:相变蓄热器;螺旋盘管;添加物;蓄放热性能中图分类号:TK513.5文献标识码:A随链的增加,融点和融解热随之增加,其熔解热0　引　言大,但导热系数及密度小。针对石蜡导热系数小的相变潜热蓄热装置的研究是蓄热技术研究中问题,本文拟采用多层螺旋盘管以增加换热面积,的重要部分。因为绝大多数的相变材料其导热性提高蓄热器的放热性能

3、;此外,采用在石蜡中添加能差,所以相变蓄热器有一个传热强化的问题需铜粉、硅粉和不锈钢丝带等方法强化石蜡的导热要解决,以保证小温差快速充热、放热。实际应用性能,以提高蓄热器的蓄热和放热能力。中通常采用的方法是加金属肋片及采取扩大接触1　实验装置与实验方法面积。如把相变材料分装在小容器内以一定的方式排列于蓄热器中,形成胶囊、圆盘、球、圆柱、周石蜡相变螺旋盘管蓄热器结构图如图1所[1,2]向或纵向翅片管式相变潜热蓄热器。示。蓄热器主要由电加热筒和三层螺旋盘管组成。[3][4][5]Velraj、Jun、Chow等研究发现通过采用肋电加热筒由1mm厚的镀锌板煨制而成

4、,在每个片结构,或在相变材料中假如金属颗粒或环、碳纤加热筒外均匀绕上<0.8mm的电加热丝(外套玻维等高导热系数材料,可强化相变材料的导热性纤管电绝缘)作为加热源。加热筒的直径分别为[6][7][8]能。Wata2nabe等、Gong等、Wang等通过50、115和190mm。每个加热筒上的加热功率按实验与分析指出:为了提高传热率,利用熔点不同每个加热筒上加热的热流密度相等进行计算,三[9]的多种相变材料有一定的作用。张寅平等对采个加热筒的电加热丝串联连接,总的电加热功率用固—液相变储热,利用热管工作原理即汽—液为1kW。蓄热器外绝热层采用聚氨脂发泡制成的相

5、变充、放热的新型汽—液—固储热系统进行了泡沫塑料作绝热材料。蓄热器内胆的尺寸为<265实验研究。mm×566mm。在内胆高度方向的中心位置沿石蜡由直烷烃混合而成,分子式为CnH2n+2。收稿日期:2004210228;　修回日期:2005201216.作者简介:朱　恂(19682),女,副教授,硕士,主要研究方向为传热传质.©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.　第1期　　朱　恂等:添加物对石蜡相变螺旋盘管蓄热器蓄热和放热性能的影响15内胆的直径方向安装有三根铜—康铜热电

6、偶用于的比定压热容,Hout为水的进口温度,Hin为水的出测量蓄热器内温度,分别距内胆轴心距离为38、60口温度。I为电流强度,V为电压。上述公式中流和110mm。螺旋盘管由<10mm×0.5mm的紫铜体的物性参数均以流体的算术平均温度为定性温管绕制而成。三层螺旋盘管串联连接,三层螺旋盘度。管的螺旋直径分别为80、170、230mm,螺旋盘管的螺旋节距为16mm。螺旋盘管蓄热器的总外形尺寸为<320mm×624mm。1.高位稳压水箱　2.低位水箱　3.出口混合室4.蓄热器5.电流表　6.调压器　7.电压表　8.电加热器　9.螺旋盘管　10.热电偶　11.进口

7、混合室图1石蜡相变螺旋盘管蓄热器结构图12.转子流量计　13.U形水银差压计Fig11Schematicofthermalstoragewithspiral图2石蜡相变蓄热器实验装置简图pipesFig12Schematicofexperimentalapparatusfor　　图2为石蜡相变蓄热器实验装置简图。在蓄thermalstorage热过程中,关断水箱至蓄热器的通路,接通电源,2　实验结果与分析由安装在蓄热器内的电加热器进行加热。电加热功率由调压器调节,由电流计和电压表分别测量2.1　蓄热过程中蓄热器内温度分布电回路中的电流和电压,然后计算获得加热

8、器的图3为蓄热过程中纯石蜡相变螺旋盘管蓄热工作功率。