【摘要】：太阳能是一种清洁性、独特性、“无限性”的资源,越来越受到各国的关注。太阳能热利用技术,太阳能光伏发电技术的日渐成熟,使其在国民生产生活中作用日渐显现。利用太阳能,将光能转化为热能,可满足人们日益增长的能源需求。太阳能属于非稳定性能源,为了暂时性储存多余的热量,必须采用蓄热技术(TES),因而太阳能蓄热器的研究便成为太阳能热利用的重要内容。本文通过对目前国内外太阳能热利用技术和蓄热技术现状的分析,提出将具有高导热性能、高相变潜热值、性能稳定以及相变温度较高的共晶无机盐/膨胀石墨复合相变材料与太阳能槽式集热器集成为一体,构成太阳能蓄热器,从而实现太阳能的光热转换和热储存。本文采用物理混合的方法,以膨胀石墨(含量20wt%)为支撑材料,Li NO3(40wt%)和KCl(40wt%)的混合盐为相变材料(PCM),制备出LiNO3、KCl和膨胀石墨(EG)的复合相变材料。采用差示量热扫描仪(DSC)对制备的相变材料的热物性进行表征,得到所制备的复合相变材料初始熔化温度为165.5oC,熔化相变焓变为179.4J/g,而初始凝固温度为159.9oC,凝固相变焓为155.3J/g,固态比热熔为0.602J/(g?oC)和液态比热容为1.48 J/(g?oC)。将制备的粉末材料压制成密度为0.8g/cm3的块体,利用热常数分析仪(Hot-disk)测得其导热系数为9.44W/(m?K)。本文实验根据所购置的皇明太阳能公司的槽式集热器的结构特点及热利用方案,设计粉末状复合相变材料压制成块体的专用模具,然后将块状复合相变材料填充在集热器中并与换热管结合构成太阳能蓄热器。通过实验获得不同光照强度、不同冷却水流量条件下蓄热器的蓄放热特性曲线,分析了各因素对蓄热器性能影响的规律:随着光照强度的不断增大,蓄热器所能达到的最高温度不断增大,相变材料的蓄热量也不断增大;蓄热器的最高温度可达250oC;最高温度受到光照强度、蓄热器的保温性能等多方面的影响;当冷却水的用量不断增大,蓄热器的放热速率不断增大,但随着流量的不断增大,冷却水对放热速率的影响逐渐降低。研究结果表明,Li NO3-KCl/EG复合相变材料与太阳能槽式集热器结合能够较好地解决太阳能中温热利用问题,所储存的热量具有较高的品位,适用于工业过程物料加热干燥及建筑供暖等领域。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK513.5
【参考文献】
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