无机盐溶液相变蓄冷特性及系统研究

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1、无机盐溶液相变蓄冷特性及系统研究摘要无机盐溶液是一种较有潜力的蓄冷材料，但其相变过程中的过冷及传热问题却研究得不多。本文首先对蓄冷技术的发展及研究现状做了综述，并在此基础上对无机盐溶液在相变中的过冷及传热问题进行了分析和研究。实验研究了圆柱容器内成核剂和载冷剂温度对盐溶液成核特性的影响。结果表明：不加成核剂时KCl共晶盐溶液要．16℃才能100％成核，添加0．5％S102或I％CuS时．13。C即可达到100％成核；同一载冷剂温度下，低浓度时CuS比Si02成核特性好，当添加量到一定程度，则Si02更佳；添加1％硼砂的10％NaCl和12％KCl溶液，添加0．

2、02％硅藻土的10％NH4C1和10％NaCl溶液，添加O．I％CuS的12％KCl溶液可较好抑制过冷度；添加剂不仅能有降低溶液的过冷度，还能缩短其相变时间。利用Fluent软件对KCl共晶盐冰球的相变过程进行了数值模拟，得到了温度场分布和相界面移动规律；冰球凝固时间与球径及载冷剂温度之间的关系。对一套冰球式储冷装置进行蓄冷特性实验。结果表明：潜热蓄冷段时蓄冷量增加较显热蓄冷段快，在蓄冷时间约95分钟时，总蓄冷率约为40％，以后每隔100分钟总蓄冷率增量依次为：26％，17％，8％，4％。总蓄冷率由90％增到95％所需时间为约70分钟，这样不利于节能，所以对于

3、未强化的冰球，中止蓄冷率不应大于90％。关键词：蓄冷；数值模拟；成核特性；成核添加剂；冰球式CHARACTEIUSTICSOFSAl月SOLUTIoNFORCOOLTHERMALSTORAGESYSTEMABSTRACTSaltsolutionispromisingforcoolthermalstorageuse，however,thereisfewstudyonitsSupercoolingandheattransferinprocessofphasechange．Thispapersummarizesresearchesanddevelopmentsofc

4、oolthermalstoragetechnologyinrecentyears，then，basedonwhich，theSupercoolingandheattransferofsaltsolutioninprocessofphasechangearestudiedandanalysed．TheeffectsofcoolanttemperaturesandnucleatorsonnucleationCharacteristicsofsaltsolutionareexperimentallyinvestigatedinsidecylindricalcapsu

5、les．TheresuksshowthatCuSandSi02CaneffectivelyfacilitatenucleationforsolutionsofKCleutecticsalt．Thesupercoolingof12％KClwithO．I％CuSor1％borax，IO％NaClwithO．02％diatomiteor1％boraxandIO％NH4C1with0．02％diatomitecanbeeffectivelyreleased．AhighefficiencynucleatorCannotonlyreleasesupercoolingofs

6、altsolutions，butalsoreduceitsphasechangetime．BysimulatingencapsulatedeutecticsaltwithFluent，Temperaturefieldsdistribution，phaseinterfacemovementinprocessofsolidificationandrelationshipbetweenphasechangetimewithcoolanttemperatureisobtained．Coolchargingcharacteristicsofasphericalenclo

7、suresystemareexperimentallyinvestigated．Theresultsshowthat，Onsensibleheatthermalstorageprocess，chargingcapacityincreasesmorequicklycomparedwithlatentheatthermalstorageprocess．40percentsoftotalchargingcapacityalestoredfortheinitial95minutesrequiredtochargecompletelywhereasonly5percen

8、tsoftotalchargingca