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热电偶在铁罐中的分布

[编辑:九洲风机] [时间:2018-01-13]

除了在铁罐中加入石蜡和热电偶之外,还在其中加入了用来强化传热的铁丝网,其他步骤与第一种情况完全相同。

第一种情况为将石蜡装在铁罐中,置于60℃恒温水浴加热;第二种情况为将石蜡和铁丝网同时加入铁罐中,置于60℃恒温水浴加热,加入铁丝网是为了强化传热。

 

第一种情况的实验过程为:(1)将280g石蜡直接装入0.54L的铁罐中,将三个热电偶形式放入铁罐中;(2)用电热锅烧热水,将适量的热水注入水槽中,再向水槽中注入冷水调节水温保持60℃,在水槽的四周及底部放置玻璃纤维布进行保温;(3)将装有石蜡的铁罐放入水槽中,进行60℃恒温水浴加热,在实验过程中,观察温度计温度,如果水浴温度低于60℃,即向水槽中添加热水,直至重新恢复60℃;(4)观察石蜡熔化过程,并做相应记录;(5)待石蜡全部熔化后,将装有石蜡的铁罐放在室温下自然冷却,观察其凝固过程,并做相应记录;(6)与此同时,用自动温度记录装置记录实验温度曲线。

 

(1)无铁丝网的情况下,10分钟左右石蜡开始熔化,3.5小时大约有一半的石蜡熔化,5.5小时石蜡完全熔化,然后置于空气中自然冷却,9.5小时完全冷却;有铁丝网的情况下,7分钟左右石蜡开始熔化,2小时大约有一半的石蜡熔化,4小时石蜡完全熔化,然后置于空气中自然冷却,8小时完全冷却。

(2)石蜡的熔点大约在25〜35℃,整体达到55度左右完全溶化。

(3)在不同点的热电偶温度有很大差异,可看出石蜡的导热性能较差,这是它作为储热材料的一大缺点。因此才考虑加入铁丝网进行强化传热。

(4)当加人铁丝网后,完全溶化时间和完全凝固时间均减少了1.5小时左右,由此可见,加入铁丝网可以明显改善储热体整体的储/放热性能。

 

太阳能建筑潜热储热系统包括:气泵、冷空气回流集热器出口、装有相变储热材料的圆柱形储热罐、来自集热器热空气进口、折流板、外层保温板和带孔的强化传热肋片等。其特征是:由外层保温板制作成一个长方体箱体,构成整个储热系统的外层框架,起支撑和保温作用,箱体的左下方和右上方分别开两个圆孔,作为储热系统的冷空气回流集热器出口和来自集热器热空气进口,冷空气回流集热器出口处接气泵,用来抽吸储热系统内的空气,使冷空气回流到集热器,装有相变储热材料的圆柱形储热罐是在金属罐中填装石蜡、十水硫酸钠等储热材料,再将罐子密封而得到的储热单元,装有相变储热材料的圆柱形储热罐差排排列,罐与罐间焊接带孔的强化传热肋片,从储热系统的最下方交替安装折流板和差排排列的装有相变储热材料的圆柱形储热罐,每一层折流板的三个边都要与箱体保持密封,剩余的一个边与箱体留有一定空隙,作为空气流道。

 

太阳能建筑潜热储热系统的工作过程分为储热过程和放热过程,在储热过程中,将气泵打开,热空气通过来自集热器热空气进口进入储热系统,热空气通过带孔的强化传热肋片的小圆孔,绕流装有相变储热材料的圆柱形储热罐,将热空气的热量传递给储热罐,储热罐中的相变储热材料被加热而熔化。由于有折流板,热空气在储热系统中是呈蛇形流动的,这样就增大了热空气与储热罐的换热时间,使热空气与储热罐充分换热后再离开储热系统,返回集热器,完成储热过程。在放热过程中,将冷空气回流集热器出口和来自集热器热空气进口都直接与被加热太阳能建筑房间相通,将气泵打开,室内冷空气通过来自集热器热空气进口进入储热系统,冷空气与装有相变储热材料的圆柱形储热罐进行换热,将热量带走,空气在储热系统中呈蛇形流动,最后被加热过的热空气通过冷空气回流集热器出口送入房间内,加热房间空气,完成放热过程。

 

本系统的优点是:(1)采用相变储热材料作为储热介质,使太阳能建筑潜热储热系统的储热能力大大提高。(2)在装有相变储热材料的圆柱形储热罐之间加装了带孔的强化传热肋片,强化储热罐与空气的换热,提高了系统的响应速度。(3)空气流道采用蛇形流道,增加了空气与装有相变储热材料的圆柱形储热罐之间的换热时间,使传热更加充分。(4)系统各部分的制作材料都是常用材料,容易购得,并且材料价格较低,可控制成本在较低范围内。

 

此外,九州风机厂利用空气作为传热介质,从而避免渗漏、腐蚀和冻结问题;太阳能建筑相变储热系统的应用,可以解决太阳能不能连续供应的问题;另外本系统还可应用于电力的削峰填谷,充分利用夜间的廉价电力进行储热,白天再将储存的热能释放出来;制作简单、成本低、使用方便;适合不同时间、地点,将对太阳能热利用和太阳能建筑的推广产生积极影响。

图1:太阳能建筑潜热储热系统

太阳能建筑潜热储热系统

1-气泵2-冷空气回流集热器出口3-装有相变储热材料的圆柱形储热罐4-来自集热器热空气进口5-折流板6-外层保温板7-带孔的强化传热肋片


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