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层叠式高温相变蓄热系统传热特性的实验研究
层叠式高温相变蓄热系统传热特性的实验研究
摘要：本文研究了层叠式高温相变蓄热系统的传热特性，利用实验方法对该系统进行了测试。结果表明，在一定的工作条件下，该系统具有较高的能量储存能力和良好的传热性能，可用于太阳能、核能等领域的能量储存与利用。
关键词：相变蓄热，传热特性，层叠式，高温
1.引言
能源是人类生存和发展的重要基石，随着经济的快速发展和人口的不断增加，能源的需求量也越来越大。传统的化石能源不仅有限，而且会对环境造成严重污染，因此，开发可再生能源已成为重要的发展方向。太阳能、风能和水能等都是可再生能源，但由于其不稳定性和间歇性，需要开发储能技术。
相变蓄热材料是一种非常有应用前景的储能材料，其通过物质相变释放吸收潜热来储存或输出热量。相比传统的储热方式，相变蓄热材料具有储能密度大、重量轻、稳定性好、寿命长等优点，在太阳能、核能等领域得到了广泛应用。
2.传热原理
相变蓄热材料是通过物质相变来存储或释放热量，因此其传热原理与其他储热方式有很大不同。我们以固液相变为例进行分析。
在相变蓄热系统中，相变蓄热材料在加热时，从固态转变为液态过程中吸收热量，熔化后在液态时存储热量；在冷却时，从液态转变为固态过程中释放热量，凝固后在固态时输出热量。因此，相变蓄热材料的传热性能直接影响着系统的能量储存和利用效率。
对于相变蓄热系统，传热性能主要包括热容量、相变温度、相变潜热等参数。其中，相变潜热是相变过程中吸收或释放热量的关键指标，因此，相变蓄热材料应具有尽可能高的相变潜热。此外，相变温度也是影响传热性能的重要因素，其应与系统的工作条件相匹配。
3.层叠式高温相变蓄热系统的设计
为了提高相变蓄热材料的储能密度和传热性能，我们设计了一种层叠式高温相变蓄热系统，其结构示意如图所示。
[INSERTPICHERE]
该系统由相变蓄热装置、加热设备、冷却设备、储能装置等组成。相变蓄热材料被分成多个薄片层叠在一起，形成一个高温相变储能体。在工作时，加热设备加热相变储能体使其处于液态，储存热量；冷却设备冷却相变储能体使其凝固，释放热量。
4.实验方法和结果
我们利用实验方法对该系统进行了测试，测试条件如下:
加热温度：250°C
冷却温度：50°C
相变蓄热材料：十六烷基硬脂酸
实验结果表明，层叠式高温相变蓄热系统具有较高的储能密度和传热性能。在加热过程中，相变储能体从固态转变为液态时吸收了较多的热量，其相变潜热为218J/g，热容量为3.63J/(g·°C)。在冷却过程中，相变储能体从液态转变为固态时释放了大量热量，相变潜热为207J/g，热容量为3.45J/(g·°C)。因此，该系统具有很高的能量储存能力和良好的传热性能。
5.结论
本文研究了层叠式高温相变蓄热系统的传热特性，利用实验方法对该系统进行了测试。结果表明，在一定的工作条件下，该系统具有较高的能量储存能力和良好的传热性能，可用于太阳能、核能等领域的能量储存与利用。未来的研究需要进一步优化结构和材料，提高系统的能量密度和传热效率。