采用PCM的交替储能装置的设计与制造——机械工程188金宝搏怎么样

摘要
利用相变材料的潜热存储系统是一种有效的存储热能的方法。本课题设计制作了一种基于PCM的管壳式换热器。本课题重点研究了相变材料在充、放电过程中的温度分布规律，通过实验得到了结果。这种类型的热能存储系统可以作为储存能量的介质，并可以进一步使用。

介绍
温室气体排放水平的持续增加和燃料价格的上涨是更有效地利用各种可再生能源的主要驱动力。在世界上许多地方，太阳直接辐射被认为是最有前景的能源之一。其中一个选择是开发储能设备，这与开发新能源一样重要。将能量以合适的形式储存起来，并按常规将其转换成所需的形式，是当今对技术人员的挑战。利用相变材料(PCMs)潜热存储系统是一种有效的热能存储方式，具有高能量存储密度和存储过程等温性的优点。有大量的pcm可以在很宽的温度范围内熔化和固化，这使得它们在许多应用中很有吸引力。该项目包括测试一个小型热交换器，以确定使用石蜡作为合适的相变材料的有效性。在换热器中加入石蜡，作为蓄热装置。然后，该设备将在热水和其他应用的试验台上进行测试。

摘要目的:本项目的目标是设计和制造一种管中管，相变材料(PCM)为基础的热交换器，它可以作为一种热能储存装置，因此可以与太阳能热水器相结合。热储能装置将作为一种短期储能装置。

实验装置

太阳能热水器中的PCM:

工作:日照期间，阀门1保持开启，阀门2保持关闭。来自储存罐的冷水通过平板太阳能集热器，从太阳辐射中吸收热能。然后它通过PCM热交换器，在那里它失去它的热量到相变材料。然后它会回到储存罐。通过这种方式，PCM获得热量，然后在非日照时期用来加热水。
在非日照期间，阀门1保持关闭，阀门2保持打开。从储罐中流出的冷水经过相变材料热交换器，从相变材料中储存的热量中吸收热能。然后它会回到储存罐。通过这种方法，冷水在PCM中储存的热量的帮助下被加热。

基于PCM的换热器设计:基于PCM的换热器的计算步骤如下:

所需热水量:一般情况下，在一个典型的家庭，在非日照时期，需水量约为3桶。以每个桶的容积为20升，总需求量为60升。然而，为了我们的实验目的，我们考虑设计一个热交换器来加热10kg的水。同样的方法也可用于设计更高要求的系统。

储存的热能量:在冬季，水箱里的水的平均温度在15 ~ 20摄氏度左右。冬季舒适的沐浴所需的水温在40摄氏度左右。因此，我们需要达到20-25摄氏度的温度差来舒适的沐浴。

水的初始温度Ti = 15oC
水的最终(理想)温度Tf = 40oC
Tf -Ti = 25oC
水的热容Cv = 4.187 kJ/kg
因此，进行上述转变所需的热量= Q
Q = mwater x (Tf -Ti) x Cv
即Q = 10 x 25 x 4.187 = 1046.75 kJ
因此，需要储存的能量为1046.7 kJ

选择合适的换热器:管式管壳式换热器是换热器最简单的选择。在这种类型的交换器中，也很容易掺入相变材料。相变材料被安装在换热器的外壳中，换热流体(HTF)，在这种情况下是水，从内管流动。

选择合适的相变材料:选择合适的相变材料是非常重要的，也是我们项目的基本要求。该石蜡具有206kj /kg的潜热容。蜡的相变温度为40℃~ 50℃，适合我们的要求。蜡从固体变成液体的体积变化很小。蜡的化学性质是稳定的，不会影响换热器的任何部件。最重要的是，蜡的价格很低。

结论
石蜡是潜热蓄能系统中一种很好的蓄能相变材料。其适宜的转变温度范围为45-55℃，潜热较高，为206kj /kg。此外，它没有表现出任何过冷。
采用简单的管中管式换热器系统进行蓄能，并进行合理的充放电时间。熔化更多的是在顶部，更靠近内胎。在靠近承载传热流体的内管处凝固迅速。
所述装置可用于太阳能水加热应用中储存热能。合并该系统的成本也非常经济。成功地试验了石蜡作为PCM材料的主要目的。这个项目的可行性很高，而且这个项目可以在更大程度上克服能源危机。