發展高性能相變材料是大規模應用相變儲熱技術的重要,其中提高相變材料的導熱性能以期獲得較高的充放熱速率受到了普遍的研究。這個研究方向是當前高相變材料的研究方向之一。研究人員分別針對水合鹽相變材料熱導率較低和循環穩定性較差以及有機相變材料的低熱導率、易泄露等問題,提出了一種表面改性與吸附定形相結合的方法,較好地解決了水合鹽相變材料熱導率較低和循環穩定性較差等問題。通過對材料的熱導率和儲熱性能進行了測試和分析,結果表明該復合相變儲熱材料擁有較好的循環穩定性以及良好的充放熱性能。化學反應儲熱在受熱或冷卻時發生可逆反應。長春相變儲熱棒生產廠家
儲熱系統的投資費用相對要比建設一座高峰負荷廠低,盡管儲熱裝置會有儲存損失,但由于儲存的能量是來自工廠的多余能量或新能源,所以它還是能夠降低燃料費用的。另一種是由于一次能源和能源轉換裝置之類的原因引起的,則儲熱系統的任務則是使能源產量均衡,即不但要削減能源輸出量的高峰,還要填補輸出量的低谷。儲熱主要包括熱能、動能、電能、電磁能、化學能等能量的存儲,儲熱技術方法見表1.5。儲熱技術的研究、開發與應用主要是以儲存熱能、電能為主。顯熱儲熱技術是通過加熱儲熱介質提高其溫度,而將熱能儲存其中。常用的顯熱儲熱材料有水、土壤和巖石等。在溫度變化相同的條件下,如果不考慮熱損失,那么單位體積的儲熱量水比較大,土壤其次,巖石比較小。世界上已有不少國家都對這些儲熱材料進行了試驗和應用。就目前來說,這是一種技術比較成熟、效率比較高、成本又比較低的儲熱方法。陜西相變儲熱原理生產企業相變儲熱技術在采暖領域占據了非常大的比重。
在相同的溫度變化的條件下,儲冷比儲熱的質更高,尤其是在與環境溫度相差較大的情況下,即相對于儲熱,深冷儲能可以更加有效地儲存高品位的能量,這也是深冷儲能技術近期在規模儲電領域興起的原因。值得指出的是,在當前能源供應日益緊張的情況下,高效高品位的儲能技術越來越引起人們的興趣,即更加注重儲能的質而非簡單關注量的大小,而密度是衡量這種質的較有效標準。當然,儲熱技術的性能除了受到儲熱介質密度等狀態量的影響外,還受到介質本身在熱量交換和轉化等過程性能的影響。這些過程量包括介質的換熱性能及流動性能(儲熱介質本身也可能是換熱工質)等,即在理論上表現為傳熱學和流體力學方面的特征。
相變儲熱是利用儲熱材料在熱作用下發生相變而產生熱量儲熱的過程。相變儲熱具有儲能密度高,放熱過程溫度波動范圍小等優點得到了越來越多的重視。將相變儲熱材料應用于溫室來儲熱太陽能,應用到的相變儲熱材料主要有CaCl-6H2O、NaSO4-10H2O和聚乙二醇。太陽能熱發電儲熱系統中的相變儲熱材料主要為高溫水蒸氣和熔融鹽,利用熔融鹽作為儲熱介質具有溫度使用范圍寬,熱容量大,粘度低,化學穩定性好等特性,但鹽類相變材料在高溫下對儲熱裝置有較強的腐蝕性。相變儲熱有著哪些優點?容積儲熱密度大。因為一般物質在相變時所吸收的潛熱約為幾百至幾千kJ/kg。例如,冰的熔解熱為335kJ/kg,水的比熱容為4.2kJ(kg?℃),巖石的比熱容為0.84kJ(kg?℃)。所以儲存相同的熱量,相變儲熱體所需的容積小得多,即設備投資費用降低。理想的相變儲熱材料要來源方便,容易得到。
儲熱介質吸收太陽輻射或其他載體的熱量蓄存于介質內部,環境溫度低于介質溫度時熱量即釋放。熱量以顯熱、潛熱或兩者兼有的形式儲存。顯熱是靠儲熱介質的溫度升高來儲存。常溫下水和卵石均為常用的儲熱材料,水的儲熱量是同樣體積石塊的3倍。潛熱儲存是利用材料由固態熔化為液態時需要大量熔解熱的特性來吸收儲存熱量。熱量釋放后介質回到固態,相變反復循環形成貯存、釋放熱量的過程。根據儲熱材料的使用特點,儲熱介質一般需要滿足以下幾點要求:(1)儲熱密度大;(2)穩定性好;(3)無毒、無腐蝕、不易燃易爆,且價格低廉;(4)導熱系數大,能量可及時儲存或取出;(5)合適的使用溫度。理想的相變儲熱材料要有很好的相平衡性質,不會產生相分離。陜西相變儲熱原理生產企業
相變儲熱的儲熱密度是顯熱儲熱的5~10倍甚至更高。長春相變儲熱棒生產廠家
復合相變儲熱材料的復合化可將各種材料的優點綜合在一起,制備復合相變材料是潛熱儲熱材料的一種必然的發展趨勢。復合相變材料的支撐目前,國內外學者研制的支撐材料主要有膨脹石墨、膨潤土、微膠囊等。膨脹石墨是由石墨微晶構成的疏松多孔的蠕蟲狀物質,它除了保留了鱗片石墨良好的導熱性外,還具有良好的吸附性。陶瓷材料有耐高溫、抗氧化、耐化學腐蝕等優點,被大量地選做工業儲熱體。主要的陶瓷材質有石英砂、碳化硅、剛玉、莫來石質、锫英石質和堇青石質等。膨潤土有獨特的納米層問結構,采用“插層法”將有機相變材料嵌入其層狀空間,制備有機/無機納米復合材料,是開發新型納米功能材料的有效途徑,微膠囊相變材料口陽是用微膠囊技術制備出的復合相變材料。在微膠囊相變材料中發生相變的物質被封閉在球形膠囊中,有效地解決了相變材料的泄漏、相分離及腐蝕等問題,有利于改善相變材料的應用性能,并可拓寬相變儲熱技術的應用領域。長春相變儲熱棒生產廠家
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