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1绪论热能储存技术用于解决热能供需间的矛盾，是提高能源的利用效率及保护环境的重要技术。
强化传热技术一直是蓄热研究方面的重点，传热的强化主要有两条途径：研发新的相变蓄热材料，改善相变蓄热装置。
相变材料主要可分为有机相变材料和无机相变材料[1]。
其中无机相变材料主要有单纯盐、碱金属与合金、高温熔化盐类和混合盐类等，无机相变材料具有较高的熔解热和固定的熔点等优点；但绝大多数无机相变材料具有腐蚀性，相变过程中存在过冷和相分离的缺点。
为防止无机相变材料的腐蚀性，蓄热系统必须采用不锈钢等特殊材料制造，从而增加了制造成本。
为抑制无机相变材料相变过程中的过冷和相分离，需通过大量试验研究，寻求好的成核剂和稳定剂。
有机类相变材料主要有石蜡类、高级脂肪酸类、聚烯烃、醇类等，具有固体成型性好，不易发生相分离及过冷现象，腐蚀性较小和性能稳定等优点；但有机物相变材料热导率较低[2,3]。
在相变蓄热装置方面，实际应用中通常采用添加高热导率材料如铜粉、铝粉或石墨等作为填充物以提高热导率；采用翅片管换热器，依靠换热面积的增加来提高传热性能；采用波纹管，依靠热媒体流动来提高传热性能等。
本实验将采用波纹管来提高换热效率。
由于波纹管表面凹凸的外形，使流体在管内形成较强的湍流，从而大大提高管内外表面的换热数，使换热器整体换热效率比列管式的提高2-3倍。
波纹管通过热胀冷缩而具有自洁作用，因此不易结垢，自行补偿温差产生的热应力。
1.1研究背景及意义蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术[4-6]，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾,在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景,目前已成为世界范围内的研究热点。
在化工生产和许多工业过程排放的废热是不连续的，要充分利用这些不稳定的能源，就需要采用蓄热技术，将这些热量暂时储存起来，在需要的时候再释放出去。
这样既可以降低企业能耗，又可以减少由一次能源转变为二次能源时产生各种有害物质对环境的污染。
毕业设计正文相变蓄热器及其实验台设计1 引言1．1 概述能源是人类赖以生存的基础，随着全球工业的迅猛发展，能源问题越来越为人们所关注。
但是在许多能源利用系统中（如太阳能系统、建筑物空调和采暖系统、冷热电联产系统、废热利用系统等）存在着能量供应和需求之间时间性的差异，即存在着供能和耗能之间的不协调性，从而造成了能量利用的不合理性和大量浪费。
有效解决这些问题的技术途径之一就是采用储能系统，它是缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，是合理利用能源及减轻环境污染的有效途径，是广义热能系统优化运行的重要手段，而且使相应系统可按平均负荷设计，节约系统的初投资，对电网负荷峰、谷时间段电价分计的地区，它还可降低系统的运行费用。
热能储存的方式主要有显热储热、潜热储热和化学反应储热等三种。
显热储热主要是利用蓄热材料的温度变化来储存热能，其蓄热密度小，温度波动较大。
但这种蓄热材料本身可以从自然界直接获得，如水，岩石活卵石材料等，化学稳定性好，价廉易得。
在传热方面，可以采用直接接触式换热，或者传热流体本身就是蓄热介质，因而蓄、放热过程中强化传热技术相对比较简单，成本低。
潜热储热也称相变蓄热，是利用相变材料（PCM）的相转变潜热进行热能储存，具有蓄热密度高、温度波动小（储、放热过程近似等温）、过程易控制等特点[1-3]。
发生的相变过程有四种，常被利用的相变过程有固-液、固-固相变两种类型，而固-气和液-气相变虽然可以储存较多热量，但因气体占有的体积大，使体系增大，设备复杂，所以一般不用于储热。
固-液相变是通过相变材料的熔化过程进行热量储存，通过相变材料的凝固过程来放出热量。
而固-固相变则是通过相变材料在发生相变时固体分子晶体结构有序-无序的转变而可逆地进行储、放热。
化学反应储热是利用可逆化学反应通过热能与化学热的转换储热的，它在受热和受冷时可发生可逆反应，分别对外吸热或放热，这样就可把热能储存起来。
其主要优点是蓄热量大，而且如果反应过程能用催化剂或反应物控制，可长期蓄存热量。
《太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究》篇一一、引言随着环境保护意识的增强和可再生能源的日益重要，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其应用范围不断扩大。
太阳能相变蓄热供暖系统是利用太阳能进行供暖的一种有效方式，它通过相变材料（Phase Change Materials, PCMs）的潜热储存和释放，实现供暖系统的稳定运行。
本文旨在研究太阳能相变蓄热供暖系统的理论及实验，为实际应用提供理论依据和参考。
二、太阳能相变蓄热供暖系统理论1. 系统构成太阳能相变蓄热供暖系统主要由太阳能集热器、相变材料、储热容器、供暖系统和控制系统等部分组成。
其中，太阳能集热器负责收集太阳能并将其转化为热能；相变材料在吸热和放热过程中实现潜热的储存和释放；储热容器用于存储相变材料；供暖系统将储存的热能传递给需要供暖的建筑；控制系统则负责整个系统的运行和调节。
2. 工作原理太阳能相变蓄热供暖系统的工作原理主要基于相变材料的潜热储存和释放。
当太阳辐射较强时，太阳能集热器将热能传递给相变材料，使其发生相变（如固态到液态），并储存大量的潜热。
在夜间或阴天等太阳辐射较弱时，相变材料通过反向相变过程，将储存的潜热释放出来，为供暖系统提供稳定的热源。
三、实验研究为了验证太阳能相变蓄热供暖系统的理论，我们进行了一系列的实验研究。
实验主要包括系统性能测试、材料选择及性能研究、系统优化等方面。
1. 系统性能测试我们首先对太阳能相变蓄热供暖系统的性能进行了测试。
通过改变太阳辐射强度、环境温度等参数，观察系统的运行状态和性能表现。
实验结果表明，太阳能相变蓄热供暖系统在太阳辐射较强的条件下，能够有效地储存太阳能并转化为潜热；在夜间或阴天等条件下，系统能够稳定地释放潜热，为供暖系统提供稳定的热源。
2. 材料选择及性能研究相变材料的选择对太阳能相变蓄热供暖系统的性能具有重要影响。
我们通过实验研究了不同种类相变材料的性能表现，包括熔化/凝固温度、潜热值、导热性能等。
相变材料毕业设计相变材料毕业设计近年来，相变材料在科学界引起了广泛的关注。
相变材料是一种能够在温度、压力或其他外界条件变化时发生物理或化学相变的材料。
它们具有独特的性质，可以在相变过程中吸收或释放大量的能量，因此在许多领域具有广泛的应用前景。
在我即将完成的毕业设计中，我将探索相变材料的潜力，并设计一种新型的相变材料。
首先，我将研究相变材料的基本原理和特性。
相变材料可以分为两大类：固态相变材料和液态相变材料。
固态相变材料在温度变化时会发生晶格结构的改变，从而引起物理性质的变化。
液态相变材料则在温度变化时发生液体-气体相变或液体-固体相变，产生大量的热量。
了解相变材料的基本原理和特性对于设计新型相变材料至关重要。
其次，我将研究相变材料在能源领域的应用。
相变材料可以用于储能和节能。
储能方面，相变材料可以吸收和释放大量的热量，因此可以用于储存太阳能和其他可再生能源。
在太阳能领域，相变材料可以将太阳能吸收并储存为热能，以便在夜间或阴天使用。
在节能方面，相变材料可以用于调节室内温度。
例如，在夏季，相变材料可以吸收室内的热量，从而降低空调的使用频率，节约能源。
此外，我还将研究相变材料在医疗领域的应用。
相变材料可以用于制备智能药物释放系统。
智能药物释放系统是一种可以根据患者的需要释放药物的系统。
相变材料可以根据患者的体温变化释放药物，从而提高药物的疗效和减少副作用。
此外，相变材料还可以用于制备智能假肢。
相变材料可以根据人体温度变化调节假肢的硬度和柔软度，提高假肢的适应性和舒适性。
最后，我将设计一种新型的相变材料。
基于对相变材料的深入研究和了解，我将尝试设计一种具有更高相变温度和更大相变潜热的相变材料。
通过调控材料的组成和结构，我希望能够实现这一目标。
此外，我还将研究相变材料的稳定性和可重复使用性，以确保其在实际应用中的可靠性和经济性。
相变材料毕业设计是一个充满挑战和机遇的课题。
通过深入研究相变材料的原理和应用，我相信我可以为相变材料的发展做出一定的贡献。
收稿日期：2015－3－2徐小虎（1988－），男，硕士研究生，研究方向：空调系统节能控制及系统优化。
Email ：314036853@ 通讯作者：陈雪清。
Email ：Daniela_Chen@文章编号：ISSN1005－9180（2015）03－055－04相变蓄能围护结构性能测试实验台的开发及应用徐小虎，陈雪清，童蕾，朱官养，林积鹗，陈贵（广东机电职业技术学院，广州510550）［摘要］介绍了相变蓄能围护结构性能测试实验台，对实验台主要结构、实验台功能的实现以及工作原理进行了论述。
利用此实验台，通过建立相应的物理模型，可针对不同的室内外环境条件，开展房间冷热过程的实验研究和与之对应的数值模拟研究。
另外该实验台还可以进行围护结构材料性能测试，相变蓄能材料性能研究和相变蓄能围护结构节能特性分析等相关实验。
该实验台结构设计新颖，相变蓄能材料调整方便，适用范围广泛，是比较理想的围护结构性能测试实验台。
［关键词］相变蓄能；建筑节能；围护结构；性能测试［中图分类号］TU111.4［文献标示码］Bdoi ：10.3696/J.ISSN.1005－9180.2015.03.010Exploitation and Application of Performance Test Experiment Platformfor Phase Change Thermal Energy Storage EnvelopeXU Xiaohu ，CHEN Xueqing ，TONG Lei ，ZHU Guanyang ，LIN Ji e ，CHENG Gui（Guangdong Mechanical and Electrical College ，Guangzhou 510550）Abstract ：An performance test experiment platform for phase change thermal energy storage envelope was intro-duced.The main structure ，functions and the experimental principle were discussed.By using the experiment plat-form ，built up the physical model ，experimental study and simulation on the room heat transfer process were carried out under different indoor /outdoor environment condition.In addition ，the performance of envelope material was tes-ting ，the phase change thermal energy storage material performance was researched and the energy saving character-istic of phase change thermal energy storage envelope was analyzed on the experiment platform.The experiment plat-form had the advantages of novel structure design ，convenient adjustment of phase change thermal energy storage material ，widely application ，was an ideal experiment platform.Key words ：Phase change thermal energy storage ；Building energy saving ；Envelope ；Performance test0引言随着社会生活水平的提高，人们对工作与居住环境的舒适度要求也愈来愈高，与之相应的建筑能耗尤其是制冷、采暖以及空调能耗也随之增加，建筑节能日益受到人们的关注，对建筑围护结构的要第34卷第3期（总132期）求也越来越高［1］。
「毕业设计正文相变蓄热器及其实验台设计」相变蓄热器的原理是基于相变材料在温度变化时吸收或释放潜热的特性。
相变材料通常是一种可逆的热物质转换过程，当温度超过其相变温度时，相变材料会吸收热量并发生相变，储存大量热能；当温度低于相变温度时，相变材料会释放之前吸收的热能。
因此，相变蓄热器可以用于热能的储存和传输。
相变蓄热器的设计要点包括相变材料的选择、热传导设计和外部绝热设计。
首先，相变材料的选择应考虑其相变温度、热容量和储热密度等因素。
常用的相变材料有蜡、盐水和金属合金等。
其次，热传导设计应保证热量能够有效地在相变材料中传输，以提高蓄热效率。
最后，外部绝热设计应减少热量的散失，提高热能的保存率。
针对相变蓄热器的实验台设计，首先需要设计一个适合进行相变材料的相变实验的装置。
该装置应包括一个加热系统和一个温度测量系统。
加热系统可以通过加热器为相变材料提供热量，从而使其发生相变；温度测量系统可以通过温度传感器实时监测相变材料的温度变化。
此外，实验台还需要具备相应的数据采集与分析系统，以便对实验数据进行记录和分析。
在相变蓄热器的实验中，可以通过改变加热器的功率或加热时间来控制相变材料的温度变化，进而研究不同条件下蓄热效果的变化。
实验者可以测量相变材料的温度变化曲线，并计算其吸热或释热量。
同时，还可以探究不同相变材料的储热性能差异以及相变材料的稳定性等问题。
综上所述，相变蓄热器及其实验台设计是一项有挑战性的课题。
通过设计合理的蓄热器结构和相变实验装置，可以深入研究相变蓄热器的性能和应用，为实现高效的热能储存和利用提供技术支持。
脉动热管相变蓄热器蓄热实验分析罗孝学;章学来;华维三;毛发【摘要】To research actual effect of heat transfer enhancement on pulsating heat pipe of phase change heat storage device, a pulsating heat tube type phase change heat storage device was designed and set up. The phase change thermal storage device has obvious phase change heat storage process; latent heat of phase change heat storage capacity is much greater than the sensible heat storage. Heating fluid flow increases under the same conditions have a role about the heat transfer enhancement, but the flow is not too large. Adjust the heat source temperature, the higher the temperature, the less time required for the phase change heat storage process. Compared with conventional copper tube, the heat storage device of pulsating heat pipe has saved 47% of the heat storage time in the process of heat storage and the heat transfer uniformity of the phase change heat storage device is optimized. It is verified that the heat transfer enhancement of the heat storage system is feasible by using pulsating heat pipe technology.%为了研究脉动热管对相变蓄热装置传热能力的优化,设计并搭建了脉动热管相变蓄热装置试验台,实验验证相变潜热蓄热量远大于显热蓄热量;在相同工况下改变加热流体流量,流量增大对传热优化有一定作用,但流量不宜过大;调整热源温度,温度越高,相变蓄热过程所需要的时间就越少;与常规铜管进行蓄热实验对比,脉动热管相变蓄热装置在蓄热过程中节省了47%的蓄热时间,同时优化了相变蓄热装置的传热均匀性.实验证明利用脉动热管技术对相变蓄热系统进行传热优化是可行的.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)007【总页数】8页(P2722-2729)【关键词】脉动热管;相变;传热;优化;实验【作者】罗孝学;章学来;华维三;毛发【作者单位】上海海事大学蓄冷技术研究所,上海 201306;钦州学院海运学院,广西钦州 535000;上海海事大学蓄冷技术研究所,上海 201306;上海海事大学蓄冷技术研究所,上海 201306;上海海事大学蓄冷技术研究所,上海 201306【正文语种】中文【中图分类】TK02中国能源资源虽然丰富，但后备储存量不足，而且浪费大、能源效率低，环境污染严重[1]。
碳纤维电地暖相变蓄热试验方案碳纤维相变蓄热应用于采暖地面拟试验方案有两种：第一种方案：1、铺设相变蓄热层，该相变蓄热材料拟定设计成板材类型，铺设在反射膜和接地网中间，即安装顺序从下到面层如下：结构层——保温层——反射层——相变蓄热层——接地网——卡板——碳纤维发热线——填充找平层——面层。
该施工方案在原来基础上增加了相变蓄热层和卡板，相变蓄热层是蓄热的主要材料，卡板是在原来施工的基础上简化了施工。
相变蓄热层主要材料拟采用石膏粉相变微胶囊及其他材料制成板型，相变材料采用石蜡，将石蜡填装在微胶囊内，由石膏等其他物质均匀混合成一体，实现蓄热（目前市场上有成型的相变石膏板蓄热材料）。
第二种方案：1、相变材料和填充找平层混合，在填充内形成蓄热层。
具体施工工艺如下：结构层——保温层——反射层——接地网——预制沟槽板——填充找平层——面层。
该方案施工在原来基础上增加了预制沟槽板、相变材料与细石混凝土两道工序，其中相变材料拟选用填充有石蜡的相变微胶囊，预制沟槽板的选用主要目的是把电热线放在填充找平层中间（或预制沟槽板用蓄热材料压制成板材，直接铺设方便施工），既满足国家标准规定同时使蓄热传热更均匀。
该方案预制沟槽板制作的选材及电热线等电位的连接是实习该方案的难点，就此提出措施：1、等电位连接，可以在沟槽板槽内铁丝或贴片，将铁丝或贴片连接到接地网上，实现等电位连接。
2、预制沟槽板可选用具有蓄热性能的板材或传热性能的其他材料，保证电热线热量能快速散发出来。
试验过程：针对上述两种方案，如果可行，拟进行测试：1、先测试蓄热材料的性能（是否能蓄热、蓄热材料上表面的温度是多少）。
2、如果材料蓄热可行，需要找试验的房间对其进行测试，测试其利用电网低谷电、平谷电，不用电网峰电时，其蓄热量能否满足用户的热需要；对不同厚度的蓄热材料进行试验及分析，通过后期数据计算得到不同厚度的蓄热材料蓄热量，以及满足用户热需要峰谷电用量及比例情况；最后，综合考虑得出经济可行的蓄热厚度。
基于相变储热的散热装置项目实施方案一、项目背景及研究意义1.1项目背景热传导方式共有三种，分别为热传导，对流传热和辐射传热。
散热系统是将热能有效导出并通过散热系统将热能分散到所需之处的一种释放装置，是不可或缺的。
散热技术在生活中有很重要的作用，包括散热降温和散热供暖。
在能量的传递过程中，不可避免地会产生一定的热量，热量的堆积会使得设备的温度上升，从而影响设备的工作效率以及寿命，这就需要散热系统对设备进行持续散热降温。
在供暖系统中，面向用户，作为供暖系统末端的散热系统的能力决定了用户的舒适度以及供暖能力。
在热量的传递过程中，始终要遵守热传递的原理和能量守恒定律，受热物体的温度不会高于热源的温度，受热物体与热源的温差对传热效率有很大的影响。
例如生活中使用的暖气片，通过热传递将管道内的热水的热量传递到暖气片中，再通过热传递将热量散发至空气达到供暖效果。
当暖气片温度升高趋向于水温时，从中获得的热量会减少，导致热能的浪费。
笔记本电脑采用空冷的方式，利用电风扇实现CPU温度的降低，但是会产生一定的噪音，且并不能很好地散热。
a家用暖气片b水冷散热系统图1.1散热系统示例相变储热技术是一种能够把能量吸收并储存起来，在需要时将其释放出来的技术。
能量的储存主要包括显热储热、潜热储热、热化学储热三种方式，相变储热作为一种潜热储热技术，可以将不连续、不稳定的热量进行充分利用，具有容积储热能大，温度波动幅度小的优点，符合散热系统的要求。
利用相变储热的技术，将其应用于散热系统中，可以将能量转移，从而保持散热系统的温度，升高其工作效率。
1.2研究意义随着自卸式车辆向大型化发展，其发动机的转速和功率越来越高，所带来的的热负荷也变得越来越大，对散热系统的要求也相应地不断提高，不但要求散热系统具有良好的散热能力，而且要求散热系统的材料，结构和重要方面都要满足新的环境与性能要求。
现有的散热系统存在散热能力差或需要施加能量的缺陷。
本装置着力于实现一种基于相变储热技术的散热系统，可充分提高系统的散热能力，使设备可以保持高效率工作。
相变储能综合利用实验系统系统简介：随着能源危机的日益加剧，节能减排已成为全球关注的焦点。
其中，相变储能技术作为一种有效的储能和节能手段，被广泛应用于能源、建筑、工业等领域。
相变储能技术是通过相变材料的相变潜热进行能量的储存和释放，可用于能量的调节和平衡，如电力网络的调峰和分布式能源的储能，从而提高能源利用效率。
本系统旨在研究相变储能放热系统的原理和相关技术，并通过实验操作验证其实验原理、过程和结果。
本系统由相变储热装置、换热储热装置、介质循环控制系统、计量系统、实验控制系统、上位机监测及数据存储系统等组成。
实验过程的各节点温度、流量、热量等实验数据可实时反应在人机界面和上位机监测系统中。
实验获取的数据、结果经处理分析后可直接用于或指导真实的工程和生产现场。
系统参数：1.相变储热装置：外部为耐高温玻璃材质，以便于观察相变材料的状态，相变材料：有机相变材料，潜热值不低于200kJ/kg，相变温度50—58℃可选，安全使用温度不低于150度。
内置电加热模块，和热循环管路并具有两点以上的温度监测点。
（相变材料可选有机、无机、复合材料）2.相变反应室：采用高密度保温材料制成，外覆金属防辐射层，具有相变储热装置固定底座。
储热室内置光源和温度监测点，具有观察孔可方便观察室内状态工况。
3.换热储热装置：外部为耐高温玻璃材质，可盛装储热溶液，用于对相变储热装置释放的热量进行吸收，计算分析。
并进行系统结构组成和原理验证。
4.换热储热反应室：采用高密度保温材料制成，外覆金属防辐射层，具有换热储热装置固定底座。
储热室内置光源和温度监测点，具有观察孔可方便观察室内运行工况。
5.循环系统：循环泵耐温不低于120℃，流量不低于10L/min，自动启停控制、流量可调。
6.计量系统：流量计量系统：供电DC24V，计量范围不低于20L/min，使用温度不低于80℃，耐压不低于1.2MPa，脉冲信号输出，可实时显示流量值、热量值，误差范围不高于（10L/min）±1％。
相变蓄热太阳能热水器的设计和数值模拟摘要：本文在分析传统太阳能热水器特点上，筛选了能量密度高，安全友好的相变材料，通过分析比较真空管内放置相变蓄热模块的优缺点，模拟分析了方案的数值特性为进一步的中试实验提供理论依据。
关键词：太阳能热水器，相变蓄热，石蜡，模拟一、前言作为我国迅速发展并形成的完整产业体系的太阳能光热行业，我国的太阳能热水器以真空管型太阳能热水器为主。
占市场总量的90%左右。
但也存在粗放，跟风模仿等现象，对产品差异化，产品技术水平提出更高要求相变材料（PCMs）由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。
按组成可分为：有机PCMs、无机PCMs和复合PCMs。
按相变方式可分为：固-固相变材料、固-液相变材料、固-气相变材料和液-气相变材料。
后两者由于在相变过程中伴随有气体产生，体积变化较大，很少被选用。
无机PCMs储能密度大，相变时体积变化小，主要包括碱及碱土金属的卤化物、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、醋酸盐及碳酸盐等盐类的水合物。
但这类材料在相变过程中容易出现过冷、相分离现象，需要添加防过冷剂和防相分离剂增强其稳定性，延长使用寿命。
有机相变材料具有无过冷及析出现象，性能稳定，可通过不同相变材料的混合来调节相变温度的突出优点。
但通常存在着导热系数小，密度小，单位体积储热能力差的缺点。
典型的有机类相变材料有：石蜡、脂肪酸类、多元醇类相变材料等。
复合相变储能材料，通过二元或多元化合物的混合体系或低共熔体系，形成形状稳定的固液相变材料，无机有机复合相变材料是当前相变材料应用发展的方向。
二、设计方案利用相变材料的特性，集合真空管集热器以及热水器水箱设计可以辅助并加强热水器水箱储热能力的储热模块，本设计提出了两种方案。
方案一：设计相变材料熔点60℃左右，将相变材料放置于圆柱形不锈钢管（管径Φ28mm）容器密封，如图1所示，并将该容器安放在真空管集热器内管中形成管中管。
文章编号：1005 -0329(2017)04 -0063 -05一种脉动热管相变蓄放热试验装置的设计罗孝学，章学来，华维三，毛发(上海海事大学，上海201306)摘要：介绍了脉动热管相变蓄放热装置的设计过程，确定了其具体形式、脉动热管走势、管径、壁厚、弯头数、工作介 质等。
通过遴选确定B a(O H)2*8^0作为相变蓄热材料。
对比常规热管进行蓄放热试验，验证在蓄热过程中脉动热 管节省了蓄热时间，优化了传热均匀性，但在放热过程中没有优势。
关键词：脉动热管;装置;相变材料;强化传热中图分类号：T H12;T K02文献标志码：A doi ：10. 3969/j. issn. 1005 -0329.2017.04. 013 Design of Pulsating Heat Pipe Type Phase Change Thermal Storage Experimental DeviceLUO Xiao-xue,ZHANG Xue-lai,HUA Wei-san,MAO Fa(Shanghai Maritime University,Shanghai 201306,China)Abstract：T h e pulsating heat pipe phase change thermal storage device w a s designed. T h e specific forms, the pulsating heat pipe,the pipe diameter,the wall thickness,the n u m b e r of the elbow,the working m e d i u m a n d so o n are determined. B a(0H)2* 8H20 as phase change thermal storage material b y selection. C o m p a r e d with the conventional heat pipe,the heat storage experim e n t w a s conducted to verify that the heat storage time w a s saved,and the heat transfer uniformity w a s optimized. There is no a dvantage in the process of heat release.Key words：pulsating heat p i p e；device；phase change material (P C M)；e n h a n c e d heat transferi前言现代蓄热技术主要于20世纪70年代在石 油危机之后应运而生，在提高能源利用效率和保护环境方面起到了重要的作用[1]。
220新编应用文写作教程 任务四毕业设计例文导入 回转型蓄热式换热器的设计化工机械专业××级：××指导老师：×××一、概述回转型蓄热式换热器是7021厂为综合利用能源，从生产实际中提出的课题。
以本换热器做该厂加热炉空气预热器，回收480摄氏度烟道中的余热，预热进入加热炉供燃烧用的空气至350摄氏度以上。
经试用，每年可节约天然气80万标准立方米，价值17.6万元，总投资可在两年半收回。
二、设计原理回转型蓄热式换热器是用内置蓄热体的转子在低温和高温气体通道中连续旋转，使蓄热体在高温气体通道内吸收高温气体的热量，而在低温气体通道内再把热量放出，传给低温气体，从而达到换热的目的。
三、工作性能和使用范围本换热器具有热回收率高、结构紧凑、处理气量大等优点，可以满足防堵塞、防腐蚀的要求。
虽然存在着换热气体间的交错污染，但是对于加热炉空气预热而言，可以允许空气烟气之间有一定的交错污染，而且通过密封结构的完善和改进，可以把交错污染控制在10%以下。
四、主要设计要求（略）五、结构设计主要参数（略）六、主要计算公式（略）七、本换热器采用卧式设计（略）八、结束语本计算从公式、数据选取、结构设计都以可靠性为原则。
本换热器在技术上完全安全可靠。
由于资料收集尚不完整，加上毕业设计时间有限，所以改进设计的效果有待实践验证。
必备知识一、毕业设计的概念毕业设计，又叫工科毕业设计说明书，是工科大学生综合运用所学知识对其工程设计进行解释和说明的科技文书。
二、毕业设计的写作结构毕业设计的结构一般包括标题、前言、主体、结尾、致谢、注释、参考文献。
1 引言1．1 概述能源是人类赖以生存的基础，随着全球工业的迅猛发展，能源问题越来越为人们所关注。
但是在许多能源利用系统中（如太阳能系统、建筑物空调和采暖系统、冷热电联产系统、废热利用系统等）存在着能量供应和需求之间时间性的差异，即存在着供能和耗能之间的不协调性，从而造成了能量利用的不合理性和大量浪费。
有效解决这些问题的技术途径之一就是采用储能系统，它是缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，是合理利用能源及减轻环境污染的有效途径，是广义热能系统优化运行的重要手段，而且使相应系统可按平均负荷设计，节约系统的初投资，对电网负荷峰、谷时间段电价分计的地区，它还可降低系统的运行费用。
热能储存的方式主要有显热储热、潜热储热和化学反应储热等三种。
显热储热主要是利用蓄热材料的温度变化来储存热能，其蓄热密度小，温度波动较大。
但这种蓄热材料本身可以从自然界直接获得，如水，岩石活卵石材料等，化学稳定性好，价廉易得。
在传热方面，可以采用直接接触式换热，或者传热流体本身就是蓄热介质，因而蓄、放热过程中强化传热技术相对比较简单，成本低。
潜热储热也称相变蓄热，是利用相变材料（PCM）的相转变潜热进行热能储存，具有蓄热密度高、温度波动小（储、放热过程近似等温）、过程易控制等特点[1-3]。
发生的相变过程有四种，常被利用的相变过程有固-液、固-固相变两种类型，而固-气和液-气相变虽然可以储存较多热量，但因气体占有的体积大，使体系增大，设备复杂，所以一般不用于储热。
固-液相变是通过相变材料的熔化过程进行热量储存，通过相变材料的凝固过程来放出热量。
而固-固相变则是通过相变材料在发生相变时固体分子晶体结构有序-无序的转变而可逆地进行储、放热。
化学反应储热是利用可逆化学反应通过热能与化学热的转换储热的，它在受热和受冷时可发生可逆反应，分别对外吸热或放热，这样就可把热能储存起来。
其主要优点是蓄热量大，而且如果反应过程能用催化剂或反应物控制，可长期蓄存热量。
综合比较三种热能储存方式，相变蓄热以其储热密度大、蓄热器结构紧凑、体积小、热效率高、吸放热温度恒定、易与运行系统匹配、易于控制等突出的优点，日趋成为储热系统的首选系统，在许多节能和新能源利用领域具有诱人的应用前景，因而对相变蓄热材料、相变蓄热器的研究得到了国外学者的广泛关注。
1.2 文献综述1.2.1 相变蓄热材料的研究相变材料就是一种能把过程余热、废热或太阳能吸收并储存起来，在需要的时候再把它释放出来的物质。
它的种类很多，从材料的化学组成来看，可分为无机及有机材料（包括高分子类）两类；从储热方式来看，可分为显热、潜热及反应储热三种；从储热的温度来看，可分为高温及低温等类型。
图1.1蓄热材料分类示意图[1]理想的蓄热材料应符合以下条件：（1）热力学条件合适的相变温度，因为相变温度正是所需要控制的特定温度，对显热储存材料要求材料的热容大，对潜热储存材料要求相变潜热大，对反应热要求反应的热效应大；材料的热导率高，要求材料无论是液态还是固态，都有较高的热导率，以使热量可以方便的存入和取出；性能稳定，可以反复使用熔析和副反应；在冷、热状态下或固、液状态下，材料的密度大，从而体积能量密度大，相变时体积变化小，蒸气压低，使之不易挥发损失。
（2）化学条件腐蚀性小、与容器相容性好、无毒、不易燃、无偏析倾向、熔化或凝固时不分层；对潜热型材料，要求凝固时无过冷现象，熔化时温度变化小；稳定性好。
在多组分时，各组分之间的结合要牢固，不能发生离析、分解及其它变化，使用安全，不易燃、易爆或氧化变质。
符合绿色化学要求，无毒、无腐蚀、无污染。
（3）经济条件成本低廉，制备方便，便宜易得。
在实际研制过程中，要找到满足所有这些条件的相变材料非常困难。
因此，人们往往考虑有合适的相变温度和有较大的相变潜热的储热材料，而后再考虑其它因素的影响。
国外对蓄热材料的研究工作早在20世纪70年代就已开始。
最早是以节能为目的，从太阳能和风能的利用及废热回收，经过不断地发展，逐渐扩展到化工、交通、能源、电子等领域。
其中在蓄热材料的理论研究工作方面，重点对蓄热材料的组成、蓄热容量随热循环变化情况、相变寿命、储存设备等进行了详细的理论研究[4]，讨论了六水氯化钠的相变热稳定性；文献[5]中详尽讨论了含水钠盐的热稳定性。
文献[6]中介绍了选择相变材料必须以热力学、动力学、化学、经济性准则为依据，并依靠这些准则分析比较，给出了大量的适合于低、中、高温围的相变材料及基本的热物理性能参数。
我国是在20世纪80 年代开始着手研究蓄热材料的，而且早期主要研究对象是相变蓄热材料中的无机水合盐类，在众多的无机水合盐相变蓄热材料中，Na2SO4·10H2O是开发研究最早的一种。
国主要的研究工作有：1983年华中师大学院德水等人对典型的无机水和盐Na2SO4·10H2O和NaCH3COO·3H2O的成核作用进行了系统研究；1985年胡起柱等人用DSC测定了新制备的Na2SO4·10H2O-NaCl均匀固态物质的初始熔化热及上述样品在15±0.1℃长时间保温后的熔化热；1990年船舶工程学院周云峰等人研制的蓄热材料是由结晶碳酸钠、结晶硫酸钠、尿素、硫酸钾、水和结晶剂组成，它具有良好的蓄热性能，原料成本低、无毒、无腐蚀性，生产时对环境不造成任何污染何产品可以数年循环使用，适用于各种温室冬季采暖，节约能源；同年，大学鑫泉等人对Na2SO4·10H2O体系的潜热蓄热及其熔冻行为，并对熔化热的测定技术及计算公式进行了研究。
20世纪90年代中期，我国的研究重点才转向有机蓄热材料及固-固相变蓄热材料，但研究的种类和方法还比较少。
1.2.1 相变蓄热设备的研究相变蓄能换热设备与普通换热设备和显热储能设备相比，其突出的特点是换热设备中布置流体管道的同时需布置相变材料，并且根据相变传热的特征，相变材料与流体传热的过程中因相变材料不断发生相变而使相变材料侧的传热热阻逐渐增大，当相变材料层完全发生相变后会使系统的有效传热面积逐渐减小，从而导致流体侧的温度随之发生变化。
因此采用有效的强化传热技术与设计高效的蓄热换热设备是提高潜热蓄热效率的关键。
相变潜热蓄热装置的研究是蓄热技术研究中的重要部分。
因为绝大多数的相变材料其导热性能差，所以相变蓄热器有一个传热强化的问题需要解决，以保证小温差快速充热、放热。
实际应用常采用的方法是加金属肋片及采取扩大接触面积。
如果把相变材料先分装在小容器（盘、球、柱、板等），再以一定的方式排列于蓄热器中，形成了胶囊、圆盘、球、圆柱、周向或纵向翅片管式相变潜热蓄热器[7]。
日本在蓄热装置研究方面取得了较大的成就。
对金属氢化物蓄热器、潜热胶囊的蓄热方法、蓄热槽、蓄热材料容器的封口方法等方面研究深入。
文献[8]中详细地介绍了以U型弯头连接的水平管作为蓄热器换热面时相变材料的熔化特性。
并获得了相变材料在熔化过程中热阻的变化特性及自然对流强弱。
文献[9]采用管外径向方形翅片来提高蓄热器的传热能力，并实验研究了这种结构的传热特性。
文献[10]对翅片管的结构参数对传热性能影响及管外自然对流效应的效果作了详尽的理论分析求解。
得出了结构尺寸、物性参数对蓄热过程的影响，总结指出了优化结构设计的围。
文献[11]从理论上分析了圆管外相变材料在熔化过程中的温度分布及充热时间的关系式，并探讨了相变材料和流体热物理性能、热交换器的大小、流体在层流或紊流区热转换性能等。
文献[12]中提出在给定热源情况下，有多少热量可传输到相变材料中。
并通过分析充热过程的熵变法，最后结论指出：当相变材料的温度等于环境温度与进口温度积的1/2次幂时，熔化过程传热量最多。
分析并得到了熔化过程由纯导热控制仅仅存在于早期一段时间，且这段时间之外，主要是自然对流驱动熔化过程。
文献[13]对板式、同心套管等相变贮能换热器传热性能进行了计算分析。
随着蓄热材料研究的深入，相变蓄热系统的实际应用领域也逐渐扩大。
其应用领域包括：（1）动力系统：小功率电站、太阳能发电、低温热机、热电联产系统、核电站；（2）废热回收：适合于各种工业或公用设施中回收废热；（3）储存太阳能：太阳能供暖、供热水；（4）制冷空调系统：蓄冷、蓄热；（5）建筑材料：空调式建材、防冻式地面、节能式建筑材料；（6）民用设施：保暖服装、高效保温瓶（杯）、暖手器、热水器等；（7）交通设施：用于冬季汽车采暖、启动和废热利用等；（8）采暖系统：蓄热锅炉等；（9）电子设备：电子元件的热保护与低温环境下的运行。
但总的来说，在相变蓄热设备的研究及应用方面，目前进行的工作还较少，国也只是对应用于太阳暖房、农用日光温室等领域进行了应用研究。
因此，在这方面尚有许多工作有待开展。
1.3 本课题的来源和主要研究容本设计是省教育厅课题“新型高效相变蓄热器蓄放热特性”和市科技局课题“太阳能热供暖系统的研制及智能控制系统开发”的一部份。
主要是为满足本校热能与动力工程专业实验室建设需要，设计出与太阳能热泵相匹配的相变蓄热器，使其在满足蓄热量要求的前提下，蓄热装置达到较高的蓄放热效率、合适的蓄放热速率；使蓄热装置与空调系统有机配合、高效节能运行。
对填充的相变材料进行实验分析，测定相变材料在蓄放热过程中的温度，观察相变材料对热媒体的响应，画出相变材料在蓄放热过程中温度随时间的变化曲线，验证相变材料的相变阶段的位置，得到相变材料的蓄放热时间，找到相变蓄热装置的几何特性、热媒水的流动特性以及相变材料的物化特性对相变蓄热装置放热效率的影响规律。
将实验结果和数值计算的结果进行比较，为相变蓄热装置的特性分析以及优化设计提供实验依据。
本文将上述容分述在以下章节：第二章介绍了实验室太阳能热泵系统，并对整个系统进行热量衡算，对系统各单元的基本参数进行确定。
绘制了实验台系统流程图。
第三章对各种形式的蓄热器进行比较，分析它们的优缺点，设计了符合实验室需求的相变蓄热器，并绘制了其结构图，进行了水压实验设计。
第四章针对蓄放热实验要求，设计搭建了蓄放热实验平台，并对实验装置设备进行了详细的介绍。
第五章设计了实验方案，绘制了实验原理图，介绍了相变材料的物性，并分析预测了相变材料的蓄放热曲线。
对实验中出现的误差因素进行了分析。
2 实验室太阳能热泵系统2.1 太阳能热泵系统介绍热泵实际上就是制冷机，所不同的只是工作温度的围不同，它从周围环境吸取热量传递给高温物体，实现供热目的。
其特点是：只需供给少量高位能就可以高效的从周围环境提取低位能。
太阳能是一种无污染、无穷无尽的自然能源，但太阳能能流密度低，受气候、季节影响较大，单一的太阳能装置对许多连续用能的用户来说是不能满足要求的。
将热泵与太阳能设备、蓄热机构相连接，不仅能够有效的克服太阳能本身所具有的稀薄性和间歇性，而且达到节约高位能减少环境污染的目的。
