不为人所熟知的热泵技术之六相变蓄热
中低温相变蓄热
中低温相变蓄热中低温相变蓄热是一种利用物质在相变过程中吸热或放热的特性来储存和释放热能的技术。
相变蓄热技术已经在太阳能、地热能、工业废热等领域得到广泛应用。
相变蓄热技术的基本原理是利用物质在相变过程中吸热或放热的特性来储存和释放热能。
在相变过程中,物质的温度保持不变,而内能发生变化,这使得相变过程具有很大的储热能力。
相变蓄热技术可以将低温热能转化为高温热能,从而提高能源利用效率,实现能源的高效利用和节能减排。
中低温相变蓄热技术主要应用于以下几个方面:一、太阳能热能利用:太阳能是一种清洁、可再生的能源,但其利用受到日夜变化、季节变化等因素的限制。
利用中低温相变蓄热技术,可以将太阳能转化为热能,并储存起来,在夜间或阴天释放热能,提供稳定的热水或供暖。
二、地热能利用:地热能是一种稳定的、可再生的能源,但其利用也存在一定的限制。
通过中低温相变蓄热技术,可以将地热能储存起来,以满足不同时间段的热能需求,提高地热能的利用效率。
三、工业废热利用:工业生产过程中会产生大量的废热,如果不能有效利用,不仅会造成能源的浪费,还会对环境造成污染。
利用中低温相变蓄热技术,可以将工业废热转化为热能,并储存起来,以供工业生产或生活用热。
相变蓄热技术的关键是选择合适的相变材料。
相变材料应具有合适的相变温度和储热能力,能够在相变过程中稳定工作,并具有较长的使用寿命。
常用的相变材料有蓄热水、蓄热混凝土、蓄热盐等。
相变蓄热技术的优点是能够将热能储存起来,在需要时进行释放,具有较高的能量密度和储热效率。
相对于传统的热储存技术,相变蓄热技术更加稳定可靠,具有更长的使用寿命和更高的能源利用效率。
然而,相变蓄热技术也存在一些挑战和问题。
首先,相变材料的选择和设计需要考虑到其相变温度、储热能力、稳定性等因素,这对相变材料的研发和应用提出了较高的要求。
其次,相变蓄热设备的设计和制造需要考虑到传热、传质、密封等问题,以提高设备的性能和可靠性。
此外,相变蓄热技术的经济性和市场推广也需要进一步研究和探索。
相变蓄热原理
相变蓄热原理
相变蓄热技术是一种以节能减排和低碳发展为目的的新型热能
利用技术,是未来热能利用的一种重要的技术。
它是利用两种相变物质(吸热材料和放热材料)的“物态相变”特性,将其中一种物质在吸热时形成单一固态,在放热时同时分离成两个相,使蓄热介质在吸收或释放热量时不需要任何其它介质或机械装置。
相变蓄热技术是一项高级节能技术,可以实现可再利用的节能效果,以最大限度地减少能源的损耗和污染。
这种技术的主要原理是,利用物理学的相变蓄热原理,通过将化学能转变为热能和存储在蓄热介质,实现节能目的。
相变蓄热技术的基本原理是:在吸热时,相变蓄热介质将形成一种固态材料,它具有高蓄热能力,使它们在吸收热量时以最佳的效率转化为热能。
在放热时,蓄热介质分离成两种不同的相,释放出之前吸收的热量,从而实现节能效果。
相变蓄热技术是一种通过利用材料的物态相变特性来节省能源
的高级技术,可以有效地满足能源需求的热量储存需求,并实现可再利用的节能效果。
由于它具有易于操作、成本低、可靠性高等显著优点,大大提高了能源转换效率,在各种热能利用场合都受到广泛应用。
相变蓄热技术可以用于家庭和工业节能。
在家庭方面,可以在冷暖空调、水处理系统和太阳能热水系统中应用,可以节约能源,降低节能成本。
在工业方面,可以应用于低压低温和低温空压机、低温冷冻系统、绿色冷库和低温水处理系统,实现节能减排的目标。
总之,相变蓄热技术具有操作简单、节能效果明显等优点,可以大大减少能源消耗,节省资源,促进节能减排,实现环境友好的发展。
太阳能相变蓄热新风供暖系统研究
太阳能相变蓄热新风供暖系统研究随着能源危机日益严重,太阳能被越来越多的人们所瞩目。
太阳能被广泛应用于供暖系统,对于环保和节能起到了极大的作用。
本文将介绍一种基于太阳能相变蓄热的新风供暖系统。
太阳能相变蓄热技术是指将固态物质在温度变化过程中吸热或放热的能力应用于太阳能利用中。
相变蓄热材料通过吸收太阳能将其融化或者通过释放热量将其凝结,从而实现能量的存储和释放。
这种蓄热技术具有高效、可持续利用、环保等诸多优点,被广泛应用于建筑、工业等领域。
新风系统是一种通过调节空气流动并能够保持室内空气新鲜度的系统,同时也可以起到供暖和降温的作用。
相对于传统暖气,新风系统的优点在于能够实现室内外空气流通和冬暖夏凉的效果。
在本系统中,利用太阳能相变蓄热材料,实现对低温新风进行升温。
在本系统中,太阳能集热器负责吸收太阳能,将其转化为热能,通过水泵将热水送入相变蓄热器中进行蓄热。
相变蓄热器中的相变材料通过吸热,使室内空气实现升温。
当室内温度达到指定值时,将从新风系统中吸收的低温新风通过相变蓄热器,吸收相变材料的释放热量,升温后送入室内,从而达到供暖的效果。
本系统与传统的太阳能供暖相比,具有以下优点:1. 高效节能:利用太阳能和相变蓄热材料的高效蓄热性能,提高了能源利用率,实现节能减排的目的。
2. 易于控制:本系统采用智能控制技术,能够自动调节室内温度和湿度,实现智能化管理和远程控制。
3. 安全可靠:相比传统太阳能供暖,本系统采用低温循环供暖方式,减少了系统的压力和温度,从而提高了系统的安全性和可靠性。
4. 环保可持续:本系统利用太阳能和相变蓄热材料,实现能源的可持续利用,减少了对环境的影响,是一种真正意义上的环保供暖方式。
总之,本文介绍了一种基于太阳能相变蓄热的新风供暖系统,具有高效节能、易于控制、安全可靠和环保可持续的优点,可为未来供暖系统的发展提供新的思路和选择。
相变蓄热技术与电池热管理中的应用
相变蓄热技术与电池热管理中的应用摘要:一、相变蓄热技术简介1.定义及原理2.特点与应用领域二、电池热管理的重要性1.电池工作原理与热管理关系2.热管理对电池性能的影响三、相变蓄热技术在电池热管理中的应用1.相变蓄热材料选择与设计2.相变蓄热技术在不同类型电池中的应用四、相变蓄热技术的发展趋势与前景1.技术创新方向2.市场应用前景正文:一、相变蓄热技术简介1.定义及原理相变蓄热技术是一种利用物质在相变过程中吸收和释放热量的原理,实现能量的储存和传输的技术。
相变蓄热材料在加热过程中,从固态向液态相转变,吸收大量热量;在冷却过程中,从液态向固态相转变,释放热量。
这种技术具有高效、环保、安全等优点。
2.特点与应用领域相变蓄热技术具有以下特点:(1)高效:相变过程中吸收和释放的热量较大,可有效提高热能利用率。
(2)环保:相变蓄热材料无污染,符合绿色环保要求。
(3)安全:相变蓄热材料具有较好的热稳定性,可确保系统安全运行。
相变蓄热技术广泛应用于太阳能、地热能、工业余热等领域,尤其在电池热管理中具有重要的应用价值。
二、电池热管理的重要性1.电池工作原理与热管理关系电池在充放电过程中,内部会发生化学反应,产生大量热量。
合理的热管理对于电池的安全、可靠、高效运行至关重要。
电池热管理主要包括散热和保温两个方面。
2.热管理对电池性能的影响(1)散热:有效散热有利于维持电池工作温度在适宜范围内,提高电池充放电效率,延长电池寿命。
(2)保温:良好的保温性能可以降低电池在低温环境下的性能损失,提高电池在低温环境的启动性能。
三、相变蓄热技术在电池热管理中的应用1.相变蓄热材料选择与设计在电池热管理中,相变蓄热材料的选择应考虑以下因素:(1)相变温度:相变温度应与电池工作温度相匹配,确保在电池充放电过程中有足够的热量吸收和释放。
(2)相变潜热:相变蓄热材料应具有较大的相变潜热,以提高热能储存和传输效果。
(3)热稳定性:相变蓄热材料应具有较好的热稳定性,确保长时间运行不发生性能衰减。
太阳能相变蓄热与地源热泵复合系统运行特性及耦合调控优化研究
太阳能相变蓄热与地源热泵复合系统运行特性及耦合调控优化研究太阳能、相变蓄热和地源热泵是目前应用较广泛的可再生能源技术。
它们具有各自的优点和特点,可以相互补充,提高系统能效,减少能源消耗和环境污染。
本文将探讨太阳能、相变蓄热和地源热泵复合系统的运行特性和耦合调控优化。
首先,太阳能是一种取之不尽的清洁能源,可以转化为热能或电能供应给我们的生活和生产。
在太阳能热利用系统中,太阳能集热器将太阳辐射能转化为热能,并通过传热介质传递给相变蓄热装置。
相变蓄热装置利用相变材料的特性,将热能转化为潜热储存起来,以备后续供热。
这样可以充分利用太阳能资源,并且在夜间或阴雨天等太阳能能量供应不足的情况下提供热量。
其次,地源热泵是一种利用地下能源的高效供暖和制冷设备。
地下温度相对较稳定,地源热泵通过地下热交换器中的工质与地下热源进行热交换,实现供热和制冷的目的。
在地源热泵系统中,热泵将地下能源转化为高温热能,并通过传热介质传递给供热系统。
太阳能、相变蓄热和地源热泵可以组合成复合系统,互补利用各自的优点,提高系统的能效。
在复合系统中,太阳能和地源热泵可以同时供热,实现互补供热的效果。
当太阳能供热不足时,可以通过地源热泵提供热能;当地源热泵供热不足时,可以通过太阳能补充热能。
通过合理调控和优化系统的运行,可以实现能耗的最小化和能源的最大化利用。
耦合调控优化是太阳能、相变蓄热和地源热泵复合系统的关键技术之一、通过建立系统的动态模型,可以预测系统的运行状态和性能。
基于动态模型,可以进行系统运行的优化调控。
例如,可以根据天气预报和用户需求,合理安排太阳能和地源能的利用比例,以最大化系统的能效。
此外,还可以通过优化传热介质流量和温度等参数,改善系统性能。
通过耦合调控优化,可以实现太阳能、相变蓄热和地源热泵的最佳组合和协同工作,提高整个系统的能效,减少能源消耗和环境污染。
综上所述,太阳能、相变蓄热和地源热泵复合系统具有很大的潜力和优势。
相变蓄热技术在热泵中的应用
相变蓄热技术在热泵中的应用汪南,杨硕,朱冬生(华南理工大学化学与化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室,广州, 510640)摘要:本文综述了蓄热技术的研究进展及其在热泵中的应用,并重点介绍了一种相变蓄热式热泵热水器,最后对这种技术的发展进行了展望。
关键词:蓄热相变热泵热水器0 前言能源是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础,随着人类对能源的需求量不断增大,能源问题越来越引起人们的重视。
但是,大多数能源存在间断性和不稳定性的特点,导致大量热能在时间与空间匹配上的不平衡性,从而使得一方面能源短缺,另一方面又有大量余热被白白浪费。
因此,合理利用能源、提高能源利用率是当务之急。
蓄能技术就是采用适当的方式,利用特定的装置,将暂时不用的或者多余的热能通过一定的储能材料储存起来,等到需要时再利用的方法,是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。
相变蓄热技术在太阳能、工业余热、废热利用以及电力调峰等方面具有很大的潜在应用优势,近年来引起了众多科研工作者的重视。
1 蓄热技术的研究进展1983年,美国Telkes博士在蓄热技术方面做了大量工作[1]。
她对水合盐,尤其是十水硫酸钠(Na2S04•10H2O)进行了长期的研究,对Na2S04•10H2O的相变寿命进行了多达1000次的实验,并预测该材料可相变2000次,并在马萨诸塞州建起了世界上第一座PCM被动太阳房。
20世纪70年代早期,日本三菱电子公司和东京电力公司联合进行了用于采暖和制冷系统的相变材料的研究,他们研究了水合硝酸盐、磷酸盐、氟化物和氯化钙。
在相变材料应用方面,他们特别强调制冷和空调系统中的储能。
东京科技大学工业和工程化学系的Yoneda等人研究了一系列可用于建筑物取暖的硝酸共晶水合盐,从中筛选出性能较好的MgCl2•6H20和Mg(NO3)2•6H2O共晶盐(熔点59.1℃)。
位于Ibaraki的电子技术实验室对相变温度范围为200~300℃的硝酸盐及它们的共晶混合物进行了研究。
相变蓄热技术在商业建筑供暖中的应用
“相变蓄热技术 ” 供暖的北方典型的商业建筑进行详细监测并分析遥 在商业建筑供暖中的应用
1 相变蓄热技术分析
相变蓄热技术是一种热储能技术,储能技术可 解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾,因此 是提高能源利用率的有效手段。相变储能是利用相 变材料相变时吸收或者释放大量潜热并保持温度 恒定的特性,并且相变潜热所蕴藏的能量比固体或 者液体的显热大得多。相变储热具有储能密度大、 系统体积小的优点,按相变转变的形式可分为固 气、液 - 气、固 - 固和固 - 液四类,固 - 气、液 - 气 两类材料相变过程体积变化大,固 - 固相变材料潜
2 相变储能热库
若使用相变材料应用到蓄能领域,直接使用材 料在工程项目中很难实现。往往需要某种特定容器 装入相变材料,同时需要一套换热系统用于相变材 料与传热介质之间的换热。另外在容器周围需要足 够的保温层。热库是一款内部填充相变储能材料并 可与外界进行热交换的相变蓄热设备,其额定蓄热 量为 650MJ,采用无机相变纳米复合材料,其相变温 度在 78℃左右。
江苏启能新能源材料有限公司 / 张继皇 薛祝亮 中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院 / 杨强 李效禹
目前我国建筑能耗已经占到整个社会能源消 耗的 40%,而制冷和供暖又在建筑能耗中占 40%以 上。在所有建筑类型中,商业建筑由于其建筑使用 特性决定了具有较大的单位能耗。商业建筑一般都 有集中的制冷和供暖系统,在我国北方冬季供暖区 域,商业建筑的供暖一般采用市政集中供热方式。 由于近年来城市建设扩张迅速,市政热力供热能力 及管网建设速度都无法满足日益增长的建筑需求。 与此同时,随着我国对大气环境污染治理的加大, 城市中大量中小煤锅炉在被取缔,这些锅炉往往都 是用于市政供暖用途。因此很多新建建筑和既有建 筑无法接入市政热力管网,需要采用其他方式解决 冬季供暖问题。
相变蓄热电采暖分析与探讨
相变蓄热电采暖分析与探讨1. 引言介绍电采暖的背景和发展,以及相变蓄热技术的应用及其优势。
明确论文的目的和内容。
2. 相变蓄热电采暖的原理和特点对相变蓄热技术进行详细解析,包括相变热、储热材料、储热方式等。
探讨相变蓄热电采暖的优势和具体应用。
3. 相变蓄热电采暖与传统电采暖比较对传统电采暖和相变蓄热电采暖进行比较,涵盖能源利用效率、环保性、经济性等方面内容。
通过对比分析,确定相变蓄热电采暖在实际应用中的优势和适用条件。
4. 相变蓄热电采暖的应用案例分析选取实际应用中相变蓄热电采暖的代表性案例,重点分析其应用效果和实际效益。
同时,探讨相变材料的选择原则、相关设备的选择等实用问题,为工程应用提供参考依据。
5. 结论与展望总结相变蓄热电采暖的优势和不足,并对其未来发展趋势进行展望。
针对目前存在的问题提出解决方案和改进措施,为相变蓄热电采暖的进一步推广应用提供借鉴意义。
第一章:引言近年来,随着社会经济快速发展和人们生活水平的提高,能源需求量也不断增加。
在此背景下,电采暖方式逐渐成为了重要的采暖方式之一,尤其是在北方寒冷地区。
然而,传统的电采暖方式通常会带来高能耗和能源浪费的问题,给环境带来不小的负担。
相比之下,相变蓄热电采暖技术作为一种创新的采暖方式,在能源利用效率、环保性等方面具有较大的优势,受到了越来越多的关注。
本文主要分析和探讨相变蓄热电采暖技术的应用与发展,并对比分析其与传统电采暖方式的优劣。
探讨相变蓄热技术的原理和特点,以及具体应用中的实际效果和问题。
研究相变蓄热电采暖在实际应用中的适用性和推广前景,为更好地发展和利用新能源提供理论和实践的支持。
第一节:电采暖的背景和发展近年来,随着社会经济的快速发展和人们生活水平的提高,人们对家庭采暖的需求也不断增加。
传统的采暖方式包括燃煤、天然气、暖气片等,然而这些采暖方式耗能量较大,同时也会带来煤气、二氧化碳等废气排放和环境污染等问题。
为了解决这些问题,电采暖方式作为一种环保的新能源方式逐渐发展壮大,为人们提供了高效、舒适和节能的采暖方式选择。
相变蓄热技术与电池热管理中的应用
相变蓄热技术与电池热管理中的应用(最新版)目录一、相变蓄热技术的基本原理二、相变蓄热技术在电池热管理中的应用三、相变蓄热技术的优势与挑战四、未来发展前景正文一、相变蓄热技术的基本原理相变蓄热技术是一种利用相变材料在温度变化时吸收或释放热量的特性,实现热能储存和传递的高效节能技术。
相变材料在加热过程中,其状态会发生改变,如固态变为液态,这一过程称为熔化。
而在冷却过程中,相变材料会由液态变回固态,这一过程称为凝固。
在熔化和凝固过程中,相变材料会吸收或释放大量的热量,这种特性使得相变材料成为优秀的蓄热材料。
二、相变蓄热技术在电池热管理中的应用相变蓄热技术在电池热管理中的应用越来越广泛,主要体现在以下几个方面:1.维持电池工作温度:通过将相变材料包裹在电池外表面,可以有效调节电池的温度分布,保证电池在合适的温度范围内工作,提高电池的性能和寿命。
2.平衡电池热负荷:在电池充放电过程中,会产生大量的热量。
相变蓄热技术可以吸收和储存这部分热量,待电池温度降低时再释放,以平衡电池的热负荷。
3.提高电池安全性:通过相变蓄热技术,可以有效降低电池表面的温度,减少因温度过高导致的安全隐患。
三、相变蓄热技术的优势与挑战相变蓄热技术在电池热管理中具有显著的优势,如较高的蓄热密度、较小的体积、良好的温度稳定性等。
然而,目前还面临着一些挑战,如相变材料的选择、成本、腐蚀性等问题。
因此,未来需要进一步研究高性能相变材料的制备和应用,以满足电池热管理的需求。
四、未来发展前景随着电动汽车、新能源等领域的快速发展,电池热管理技术将面临更大的挑战。
相变蓄热技术作为一种高效、环保的热管理方案,在未来有着广阔的应用前景。
相变蓄热的缺点-解释说明
相变蓄热的缺点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述相变蓄热技术是一种利用物质相变过程中释放或吸收的大量热量来实现能量储存和释放的方法。
这种技术已经在太阳能集热、建筑节能、新能源利用等领域得到了广泛应用。
然而,虽然相变蓄热技术具有很多优点,但是也存在一些缺点和局限性。
本文将着重探讨相变蓄热技术的缺点,以及对其应用的限制和挑战。
1.2 文章结构文章结构部分内容如下:文章结构部分将介绍本文的整体布局和组织结构。
首先,我们将简要介绍本文的大纲和目的,说明要讨论的内容和阐明的观点。
其次,我们将详细介绍相变蓄热技术的原理和应用,以及其在能源领域的重要性。
最后,我们将重点讨论相变蓄热技术存在的缺点,分析其影响和局限性。
通过全面讨论相变蓄热技术的优缺点,为读者提供全面的知识和视角,使其对这一技术有全面的了解。
1.3 目的目的部分的内容可以包括相变蓄热技术的研究意义、应用前景以及撰写这篇文章的目的和意义。
比如可以阐述相变蓄热技术在节能减排、可再生能源利用等方面的重要性,展望其在建筑、工业和生活中的广泛应用前景。
同时也可以说明本文旨在探讨相变蓄热技术的优缺点,以期帮助读者更好地了解该技术,并为相关领域的研究提供参考。
2.正文2.1 相变蓄热的原理相变蓄热是利用物质在相变过程中释放或吸收大量热量的特性来实现热能的储存和释放。
在相变蓄热过程中,物质从一个相态转变为另一个相态,如固体到液体或液体到气体,这些相变过程会伴随着吸收或释放大量的热量。
具体来说,当物质处于相变温度范围内,加热或冷却这种物质时,其温度将保持稳定直到相变过程结束。
这意味着在相变过程中,不需要额外的热量来改变温度,而只需提供或移除足够的热量以促使相变过程发生。
相变蓄热的原理可以通过熔化和凝固的过程来解释。
当物质从固体相转变为液体相(熔化)时,需要吸收大量热量。
而当物质从液体相转变为固体相(凝固)时,则会释放大量热量。
这种热量的吸收和释放特性使相变蓄热成为一种有效的热能存储方式。
相变储热技术在空气源热泵供暖中的应用研究现状
相变储热技术在空气源热泵供暖中的应用研究现状
李阳;余萌;金苏柯;李德锋;殷建新
【期刊名称】《城市建筑》
【年(卷),期】2024(21)9
【摘要】空气源热泵技术因具有节能、环保、高效等优点,在我国建筑供暖领域得到了广泛应用。
文章分析了空气源热泵系统在供暖过程中存在的问题,介绍了利用相变储热技术优化空气源热泵运行性能的基本方式及原理。
通过分析相变材料自身热物性以及相变储热单元在系统中的应用,从材料及系统两方面简述了相变储热技术在空气源热泵供暖中的研究现状及进展。
最后,得出结论并针对相变储热技术在空气源热泵供暖中的应用难点,对未来发展进行了展望。
【总页数】5页(P164-168)
【作者】李阳;余萌;金苏柯;李德锋;殷建新
【作者单位】江苏省特种设备安全监督检验研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TU832
【相关文献】
1.相变储能技术在谷电蓄热供暖中的应用研究
2.相变储热材料在供暖地板中的热特性分析
3.相变储能技术在清洁供暖中的应用研究
4.蓄热型空气式太阳能集热-空气源热泵复合供暖系统在寒冷地区的应用研究
5.相变蓄热型空气源热泵系统蓄、释热特性与供暖节能运行温度条件的研究
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相变蓄热原理
相变蓄热原理介绍---------------------------------------------------------------------- 相变蓄热是一种以相变储能材料为基础的高新储能技术,主要的蓄热方法有显热蓄热、潜热蓄热和化学反应蓄热三种。
显热蓄热的原理是利用物质的温度升高来存储热量的,利用陶瓷粒、水、油等的热容进行蓄热,把已经高温或低温变换的热能贮存起来加以利用,如固体显热蓄热的炼铁热风炉、蓄热式热交换器、蓄热式燃烧器等,通常的显热蓄热方式简单,成本低,但储存的热量小,其放热不能恒温的缺点化学反应蓄热是指利用可逆化学反应的结合热储存热能。
发生化学反应时,可以有催化荆,也可以没有催化剂一种高密度高能量的蓄热方式,它的储能密度一般高于显热和潜热,此种储能体系通过催化剂和产物分离易于能量长期储存.潜热蓄热(相变蓄热)是利用物质在凝固/熔化、凝结/气化、凝华/升华以及其他形式的相变过程中,都要吸收或放出相变潜热的原理来进行能量储存的技术.利用相变材料相变时单位质量(体积)潜热,蓄热量非常大能把热能贮存起来加以利用,如空间太阳能发电用蓄热器,深夜电力调峰用蓄热器,其储能比显热一个数量级,而且放热温度恒定,但其储热介质一般有过冷、相分离、易老化等缺点。
主要分为热化学储热、显热储热和相变储热。
热化学储热虽然蓄热密度大,但不安全且蓄热过程不可控,严重影响其推广应用。
显热储热是应用最广的一种储热方式,然而它的储热密度小。
相比之下,相变储热的储热密度是显热储热的5~10 倍甚至更高。
由于具有温度恒定和蓄热密度大的优点,相变蓄热技术得到了广泛的研究,尤其适用于热量供给不连续或供给与需求不协调的工况下。
相变储热系统作为解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段,是提高能源利用率的重要途径之一。
相变储热可以分为固–液相变、液–气相变和固–气相变。
然而,其中只有固–液相变具有比较大的实际应用价值。
蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术,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“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,是世界范围内的研究热点。
相变蓄热技术
相变蓄热技术
相变蓄热技术是一种利用物质相变过程中释放或吸收的潜热来储存和释放热能的技术。
它通过物质在相变温度范围内的相变过程来实现热能的存储和释放,具有高能量密度、高储热效率和长周期稳定性等优势。
在相变蓄热技术中,常用的相变材料包括蓄热蜡、蓄热盐和相变金属等。
这些物质在相变温度范围内可以在固态和液态之间进行相变,释放或吸收大量的热能。
当储热材料吸收热能时,它会从固态转变为液态,吸收潜热;当需要释放储存的热能时,储热材料会从液态转变为固态,释放潜热。
相变蓄热技术在能源储存和利用方面具有广泛的应用。
例如,在建筑领域中,可以利用相变蓄热材料来调节室内温度,减少能源消耗;在太阳能和风能等可再生能源领域,可以利用相变蓄热技术来平衡能源的供需差异,提高能源利用效率;在工业生产过程中,可以利用相变蓄热技术来回收和利用废热,提高能源利用率。
相变蓄热技术的发展和应用还面临一些挑战,例如相变材料的选择和设计、储热系统的设计和控制等方面。
然而,
随着技术的不断进步和应用的推广,相变蓄热技术有望成为未来能源存储和利用的重要手段之一,为能源领域的可持续发展做出贡献。
相变储热技术在太阳能热泵中的应用
入, 从另一头流出 , 通过聚乙烯圆管管壁传递热量 给储热材料。平行圆管式相变储热器作为储热装 置直接供热, 效率不高。但其结构简单 , 成本较低 , 在太阳能热泵储热中得到越来越多的应用。
。
相变储热装置的特点之一是, 储热器和热交换 器结成一体, 因此在储热或取热的同时也进行着热 交换。当储热装置中的相变材料发生熔解或凝固 时, 相变材料与工作介质之间的传热速率将随着凝 固或熔解过程的进展而变化。在相变材料储热装 置设计所要考虑的主要因素有: 装置工作的温 度范围; 相变材料的溶解 - 凝固温度 ; 相变材 料的潜热; 储热装置的热负荷; 贮能装置的 2. 2 . 2 配置 , 即相变材料的封装、 管束的安排。另外 , 工作 介质的类型与装置几何形状有关的空隙率的实验 参数以及传热面与相变材料体积之比也必须确定。 应保证储热装置在充分融化情况下能有最佳的热 性能
Sun Zhilin Qu Zong chang ( Xi an Jiaotong U niversity) ABSTRACT Elaborat es applicat ion st udy situat ion of phase change heat st orage and analyzes t he necessit y of applicat ion of phase change heat storag e t o solar heat pump, introduces norm al and low t emperat ure phase chang e materials characterist ic and heat storage equipments, and operation modes of using heat storage equipment in SAHP , point s out the content about st udying phase change heat storage t echnology in solar heat pump applicat ion areas. KEY WORDS phase change material ( PCM) ; solar heat pump; heat storage 太阳能是一种可再生清洁能源 , 长期以来一直 受到科研人员的研究和重视。在太阳能的利用中 , 太阳能热泵把太阳能作为热泵的低位热源, 是利用 太阳能的一种有益尝试。但是太阳能作为一种间 歇式能源, 其辐射受到昼夜、 季节以及雨雪天气等 因素的影响, 表现为间断性和不稳定性。解决这一 问题的关键所在是采用可靠的、 性能优良的储热材 料
相变蓄热电锅炉原理
相变蓄热电锅炉原理以相变蓄热电锅炉原理为标题,我们来探讨一下这一技术的工作原理和应用。
相变蓄热电锅炉是一种利用相变物质进行热能储存和释放的高效电锅炉。
它可以将电能转化为热能,然后储存起来,在需要的时候释放出来供暖或者热水使用。
相变蓄热电锅炉的工作原理主要基于相变物质的特性。
相变物质是一种具有特殊熔化和凝固性质的物质。
当相变物质从固态转变为液态时,它会吸收大量的热量,这个过程称为吸热。
相反,当相变物质从液态转变为固态时,它会释放出之前吸收的热量,这个过程称为放热。
相变蓄热电锅炉利用这种相变特性,在储热和释热过程中实现高效能量转换。
一般来说,相变蓄热电锅炉由相变材料、加热系统、热交换器和控制系统等组成。
相变材料是相变蓄热电锅炉的核心组成部分。
常用的相变材料有蓄热式蓄热材料和高分子相变复合材料。
它们通过在固液相变过程中储存和释放热量,实现热能的转化和储存。
加热系统是相变蓄热电锅炉的能量输入部分。
电能通过加热系统传递给相变材料,使其达到熔化温度。
加热系统可以采用电阻加热器、电热管或者电加热膜等方式进行加热。
然后,热交换器是相变蓄热电锅炉的能量输出部分。
当相变材料处于液态时,热交换器将储存的热能传递给供暖或热水系统。
热交换器一般采用板式热交换器或者管式热交换器,以实现高效的热量传递。
控制系统是相变蓄热电锅炉的智能化管理部分。
它可以监测和控制相变材料的温度,根据室内和外部温度的变化,自动调节加热和释热过程,以实现最佳的能量利用效率。
相变蓄热电锅炉具有多种应用场景。
首先,它可以用于家庭供暖系统,取代传统的锅炉和热水器,提供更为舒适和节能的供暖方式。
其次,它可以应用于商业建筑和办公楼的暖通系统,为大型建筑物提供高效的供暖和热水。
此外,相变蓄热电锅炉还可以应用于工业生产过程中的热能回收和利用。
相变蓄热电锅炉具有许多优点。
首先,它具有高效的能量转换效率,可以将电能转化为热能并储存起来,以满足不同时间段的供热需求。
其次,相变蓄热电锅炉具有较高的热储存密度,可以在有限空间内储存更多的热能。
蓄热技术分类
蓄热技术分类蓄热技术分类蓄热技术是指将能量储存起来,以便在需要时释放出来。
它是一种非常重要的技术,可以用于节能减排、提高能源利用效率等方面。
根据应用场景和储存介质的不同,蓄热技术可以分为以下几类。
一、水蓄热技术水蓄热技术是指通过将水加热并储存在容器中,以便在需要时释放出来的一种技术。
这种技术广泛应用于太阳能、地源热泵等领域。
水蓄热系统通常由储水罐、加热设备和管道组成。
当太阳能或地源热泵产生的余热无法直接使用时,可以将其转移到储水罐中进行储存。
当需要使用时,可以通过管道将水输送到需要加热的地方。
二、岩土蓄热技术岩土蓄热技术是指利用岩土体积大、密度高、导热系数低等特点,将其作为储存介质进行能量储存和释放的一种技术。
这种技术广泛应用于地源热泵、太阳能等领域。
岩土蓄热系统通常由储热层、管道和加热设备组成。
当太阳能或地源热泵产生的余热无法直接使用时,可以通过管道将其输送到储热层中进行储存。
当需要使用时,可以通过管道将储存的能量输送到需要加热的地方。
三、相变蓄热技术相变蓄热技术是指利用物质在相变过程中吸收或释放大量潜热的特性,将其作为储存介质进行能量储存和释放的一种技术。
这种技术广泛应用于太阳能、地源热泵等领域。
相变蓄热系统通常由蓄热材料、加热设备和管道组成。
当太阳能或地源热泵产生的余热无法直接使用时,可以通过加热设备将其转移到蓄热材料中进行储存。
当需要使用时,可以通过管道将蓄存的能量输送到需要加热的地方。
四、化学反应蓄热技术化学反应蓄热技术是指利用化学反应过程中吸收或释放热量的特性,将其作为储存介质进行能量储存和释放的一种技术。
这种技术广泛应用于太阳能、地源热泵等领域。
化学反应蓄热系统通常由反应器、加热设备和管道组成。
当太阳能或地源热泵产生的余热无法直接使用时,可以通过加热设备将其转移到反应器中进行储存。
当需要使用时,可以通过管道将储存的能量输送到需要加热的地方。
五、电化学蓄热技术电化学蓄热技术是指利用电化学反应过程中吸收或释放热量的特性,将其作为储存介质进行能量储存和释放的一种技术。
相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的应用分析
相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的应用分析【摘要】本文主要探讨了相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的应用分析。
在介绍了太阳能供暖系统的发展背景以及相变蓄热材料在其中的作用。
在分析了相变蓄热材料的原理、种类及特性,以及其在太阳能集热器和储热罐中的应用,还探讨了相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的优势。
在展望了相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的发展前景,总结了其应用效果,并给出了未来发展建议。
通过本文的研究,可以更好地理解相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的重要性,为该领域的进一步发展提供参考和指导。
【关键词】关键词:太阳能供暖系统、相变蓄热材料、原理分析、种类、特性、应用、优势、集热器、储热罐、发展前景、总结、建议。
1. 引言1.1 太阳能供暖系统的发展背景太阳能供暖系统利用太阳能集热器收集太阳能,通过热交换器将太阳能转换为可供使用的热能,实现建筑物的供暖和热水生产。
与传统的燃煤、燃油供暖方式相比,太阳能供暖系统具有零排放、无耗费、长寿命等优势,受到了广泛的关注和推广。
1.2 相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的作用相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的作用是非常重要的。
这种材料可以通过吸收和释放能量来调节供暖系统的温度,从而提高系统的效率和性能。
相变蓄热材料能够利用其相变过程中所释放或吸收的潜热来储存和释放热能,从而实现热量的平衡和稳定供暖系统的温度。
通过在太阳能集热器和储热罐中应用相变蓄热材料,可以有效地提高系统的热量储存能力和热量利用效率。
在太阳能供暖系统中,相变蓄热材料可以帮助系统更好地利用太阳能并延长供暖时间,减少能源消耗和提高能源利用率。
相变蓄热材料还可以减少系统的运行成本并提高系统的稳定性和可靠性,为用户提供更加舒适和环保的供暖体验。
相变蓄热材料在太阳能供暖系统中扮演着至关重要的角色,其作用不仅体现在节能环保方面,也体现在提高系统性能和用户体验方面。
未来随着技术的不断发展完善,相变蓄热材料在太阳能供暖系统中的作用将变得更加重要和广泛。
相变蓄热技术与电池热管理中的应用
相变蓄热技术与电池热管理中的应用一、相变蓄热技术简介1.定义与原理相变蓄热技术是一种利用物质在相变过程中吸收和释放热量的原理,实现热能的储存和传输的技术。
在这种技术中,相变材料在加热过程中由固态向液态相转变,吸收热量;在冷却过程中由液态向固态相转变,释放热量。
2.特点与优势相变蓄热技术具有以下特点和优势:(1)高热容量:相变材料在相变过程中吸收和释放的热量较大,可有效提高热能的储存和传输能力。
(2)温度调节范围广:相变材料的选择范围广泛,可根据实际需求选择适合的相变温度和相变材料。
(3)储能密度高:与传统蓄热材料相比,相变蓄热材料具有较高的储能密度,有利于减小设备体积和重量。
(4)循环寿命长:相变蓄热材料在反复相变过程中性能稳定,具有较长的使用寿命。
二、电池热管理的重要性1.电池热失控的影响电池在使用过程中,由于内部电阻、极片电阻和电解液电阻产生的热量,可能导致电池温度升高。
若电池热失控,可能引发电池燃烧、爆炸等严重事故,对人身和财产安全构成威胁。
2.电池热管理的目的电池热管理旨在通过有效的散热措施,确保电池在安全工作范围内运行,提高电池的使用寿命和安全性。
三、相变蓄热技术在电池热管理中的应用1.相变蓄热材料的选择选择具有适宜相变温度、高热容量和良好循环稳定性的相变材料,如蜡类、熔融盐类等。
2.相变蓄热模块设计根据电池的热特性,设计相变蓄热模块,使其在电池热失控时能迅速吸收和释放热量,降低电池温度。
3.相变蓄热技术的实际应用案例(1)电动汽车电池热管理系统:通过相变蓄热材料,实现电池组在高温和低温环境下的热均衡,提高电池组的使用寿命和安全性。
(2)便携式电子产品散热:利用相变蓄热模块,实现对便携式电子产品内部电池的热管理,提高产品性能和可靠性。
四、相变蓄热技术的发展趋势与展望1.技术创新方向(1)研发新型相变材料,提高热容量和循环稳定性。
(2)优化相变蓄热模块设计,提高热传输效率。
(3)探索相变蓄热技术与其他热管理技术的结合,实现更高性能的电池热管理。
相变储热供热在新能源形势下的应用与发展
相变储热供热在新能源形势下的应用与发展摘要:过去我国,燃烧散煤或天然气在分布式能源中被用于供热,虽然这种传统供热形式在一定程度上可以实现供热效果,但其环保性和经济性相对较低,在新的能源形势下很难满足供热的新要求。
灵活使用相变储热,才能更好的提高供热效率,达到节约能源,保护环境,优化供热效果的作用。
近年来,在供热领域出现了许多新的能源技术,重点放在节能和无害环境的能源上。
关键词:相变储热供热;新能源相变储热技术的变迁在我国经历了很多个重要的阶段,随着经济水平的提高和人民生活水平的提高,相变储热供热范围适应时代的要求,积极创新,将新能源引入相变储热供热系统,不仅符合时代趋势和国家可持续发展战略,而且有助于提高我国工业质量,继而持续探索相变储热供热技术。
一、我国供热行业经历我国供热工业的发展经历了四个阶段:从工业企业到集中供热,第一阶段:建国后,我国城市基础设施建设落后,居民生活水平低下,供热公司的主要活动是为工业企业提供蒸汽。
第二阶段:主要为工业企业供热的热电厂数量增加,供热部门缺乏长期规划。
第三阶段:经过几十年的发展,区域集中供热在我国迅速普及,其增长速度远快于工业供热能力。
第四阶段:《城镇供热体制改革试点工作指南》出台,正式启动供热商业化和货币化进程。
二、国内相变储热供热发展的现状分析能源是人类生存的基础,随着现代工业的快速发展和能源需求的不断增长,世界各国迫切需要开发和利用新能源,在这个过程中,尽管新能源不断发展,但在很多情况下,我们的能源消费没有得到合理化,造成了巨大的浪费。
因此,必须提高能源利用率。
蓄热技术可以解决热能供需矛盾,是提高能源效率和保护环境的重要技术。
1.固-液相变储热材料。
无机液固储热相变材料主要分为结晶水合盐与熔融盐。
结晶水合盐主要是碱金属或碱土金属卤化物的水合物和各种盐。
熔融盐主要由氟、氯、金属盐组成。
这种材料具有成本低、高溶解热、腐蚀性强、经常过冷和性能不稳定等特点。
有机液固相变材料主要是有机材料,如优质脂肪烃、醇、羧酸和一些聚合物。
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不为人所熟知的热泵技术之六:相变蓄热,看起来很美
江苏华扬新能源有限公司陈志强
“无水箱的”热泵热水机还有一种可能的实现途径,那就是相变蓄热。
蓄热有两种:显热蓄热和潜热蓄热。
显热蓄热是通过加热蓄热介质提高其温度,将热能储存其中。
用数学公式表示显热的吸放热过程如公式(1)。
常用的显热蓄热材料有水、土壤、岩石等。
常规的热泵热水机水箱中的水既是蓄热载体,也是直接用户使用的物质,不需要再次放热,算是一种比较特殊的显热蓄热。
Q=C×(T2-T1)×M (1)
式中C为单位体积物体比热容,水的比热容为4.2J/(kg·℃)
M为被加热的物质的质量
T 1为初始温度,T
2
为被加热后的温度
一、显热蓄热的优缺点
典型的显热蓄热的热泵热水产品是在一个非承压水箱中放置两组换热盘管AB和CD,如图二十一所示。
水箱内盛满导热性能良好的蓄热液体,比如软化水之类,盘管AB用来把管道内高温冷媒的热能释放到非承压水箱的蓄热载体中,当蓄热载体温度足够高时另外一组盘管CD内的水在流动过程中吸收蓄热载体中的热能,可以被直接加热后流至用户末端。
实际过程中存热、蓄热和放热三个步骤可以分开,也可以合在一起操作,甚至可能同时发生存热、蓄热和放热过程。
这种显热蓄热有利也有弊。
有利的是通过二次换热方式实现了不承压水箱承
压供水,降低了水箱的制造成本,同时解决了铜盘管在水中结垢腐蚀的问题。
弊端是显热蓄热无法克服二次换热的效率问题。
因为蓄热材料温度必须大于出水温度,蓄热材料中的热能才能通过温差传递出来,所以常规显热蓄热所能利用的热能仅仅是高于用水温度(比如40℃)的中高温热能;而热泵加热效率和加热温度有限,蓄热介质所能达到的温度常常也只有50-60℃,所以通过显热蓄热所获得的高温热能的量是很少的。
为了得到足够的热能往往需要增大蓄热水箱的容积,这与希望通过相变蓄热来减少水箱容积的目的恰恰是背道而驰。
所以利用显热蓄热的热泵热水器产品在市场上迟迟无法打开销路。
相变蓄热是否能解决水箱容积大的问题呢?
二、相变潜热蓄热的优点
众所周知:物质有固液气三相,三相之间的转变称之为相变。
相变与温度和压力有关。
水在常压下0℃时产生固液相变,100℃时产生液气相变。
制冷剂R22在绝对压力0.5MPa时汽液相变温度为0.23℃,而在绝对压力2.0MPa时汽液相变温度为51.3℃。
固相变为液相、液相变为气相需要吸收热能,液相变为固相、气相变为液相会放出热能。
以水为例:1kg0℃冰转化为0℃水需要吸收336kJ的热能。
将1kg0℃水转化为100℃的水需要吸收420kJ的热量,而由100℃水转化为100℃蒸汽需要吸收热量2268kJ。
一般情况下利用液气相变进行蓄热难以实施,所以有实际应用价值的是固液相变蓄热。
若物质的溶解热为λ,则质量为M的物质在相变时吸收或者放出的热能为
Q=λ×M (2)
与显热蓄热相比,相变潜热蓄热的优点有:
(1)容积储热密度大:相变潜热蓄热的热能往往是比较大的,比如冰转变为水的相变潜热是同质量的水温度上升80度所吸收的热能。
所以选择合适的相变材料,利用相变蓄热可以有效减少蓄热容积。
(2)温度波动幅度小:物体相变过程是在一定温度下进行的,变化范围相对较小,这个特性可使得相变后的物质能够保持基本恒定的供热能力。
因此,当选取的相变材料的温度与用户用水温度相当时,可以设计出简单可靠的恒温供热系统。
二、理想的相变材料特性
理想的相变材料具有下列性质:
(1)具有合适的熔点温度:比如为热水器产品配套相变物质的相变温度最好45-55℃范围内。
(2)具有较大的溶解潜热:溶解潜热越大,单位质量的蓄热量越大。
(3)密度大:存储一定热能时需要的存储体积小。
(4)在固液态具有较大的比热容:这样还可以利用显热蓄热。
(5)在固液态时均具有较好的导热性能:便于低成本的实现充分热交换。
(6)热稳定性好:对于多种物质混合的相变材料,热稳定性是决定产品长期反复使用的关键性能。
(7)热胀率小:熔化时体积变化小。
(8)没有或者有低的腐蚀性,危险性小,不产生有毒气体。
(9)材料容易生产,价格低廉。
实际上很难找到能够满足所有这些条件的相变材料。
目前,低于100℃的较理想的相变材料主要是无机盐类以及石蜡等有机材料。
四、常用相变材料的特性
下表给出常用的几种相变材料的特性:
表一:常用的无机水合盐相变材料
无机水合盐有较大的熔解热和固定的熔点,是中低温相变材料中重要的一类。
这类材料具有熔化热大、热导率高、相变时体积变化小等优点。
但这类材料易出现“过冷”和“相分离”现象,影响蓄热效果和长期使用的稳定性。
表二:石蜡族蓄热材料
石蜡物理和化学性质稳定,能反复熔解、结晶而不发生过冷或晶分离现象。
这一点使石蜡比一般的水合盐类具有更大的吸引力。
石蜡作为提炼石油的副产品,来源丰富,价格便宜,无毒且无腐蚀性。
石蜡蓄热的主要缺点包括以下几点:
1、热导率很低,仅为0.15W/(m·℃),与一般隔热材料的热导率数量级相当,传热很慢,需要配套充分的热交换设施。
2、熔解与凝固时的体积变化较大,熔解时的体积增大可达到11%-15%,因此往往需要对蓄热系统进行特殊设计,增大系统成本。
五、相变蓄热,想说爱你不容易
假设一种石蜡族的相变物质熔点50℃,熔解热250kJ/kg,100 kg该相变物质可以吸收和释放热能25000kJ。
假设按照5℃来计算换热温差,理论上最多可以将198 kg的水由15℃加热到45℃。
如果有100 kg50℃的热水,混合15℃冷水成45℃水出水,最多可以出水116 kg。
这样相比,相变蓄热相对增加了70%的供水量,无疑是很可观了。
但由于石蜡的密度比水低1/5左右,所以,等量的纯石蜡体积可以盛放1.25倍质量的水;另外,由于石蜡换热设备需要占用盛放体积,假设占用了10%的容积,则考虑了换热设备和密度两者综合因素,盛放100kg石蜡的容积可以盛放137.5kg的水,而有这么多容量的50℃的热水,就可以与15℃的冷水混合成160 kg45℃的水。
如果是冬天,冷水温度只有5℃的情况下,100 kg液态石蜡最多可以将148kg的水加热到45℃。
137.5kg的50℃的热水可以与5℃的冷水混合成154kg的45℃水。
此时的石蜡蓄热已经没有体积和出水量的相对优势了。
进一步考虑到整个容积换热的非均匀性,实现相变的实际完成率难以达到100%;考虑到石蜡材料熔解凝固的体积变化,相变物质的容积利用率难以达到
100%;考虑到相变物质的价格与加工工艺,石蜡材料的纯度难以达到100%,等等,该石蜡相变设备的实际产水量会进一步缩水。
这些计算数据只是说明,相变蓄热的产水量与简单的蓄热水箱相比不一定有多大增量。
而为此增量所增加的成本却往往不是简单百十元钱的事情。
更为关键的是,如果采用50℃的相变材料,为了完成石蜡材料的相变蓄热,热泵冷凝温度将长时间在高于50℃的低能效状况下制热,这时产品的性能参数,将比将水由低温加热到高温的整体性能参数低得多,特别是到了冬季,热泵可能是在性能参数小于1的区域长期工作。
由此看来,相变蓄热与热泵热水机相结合,还有很长的路要走。