相變儲熱材料在供暖地板中的熱特性分析

安徽科技科園相變儲熱材料在供暖地板中的性馬“折汪吉平(馬鞍山市博浪熱能科技有限公司)摘要:本文針對一種含有內熱源(如通熱水的盤(pán)管)的相變貯能采暖地板結構,利用相變傳熱理論建立研究模型,數值模擬貯熱介質(zhì)在曲邊邊界條件下、受不同的熱邊界條件的作用,探討不同的管間距布置、不同的地板覆蓋層和不同供熱工況等各種因素對儲能地板熱性能及儲熱效果的影響規律關(guān)鍵詞:相變傳熱相變材料儲能采暖地板存儲介質(zhì),而相變儲能材料正好可以滿(mǎn)足這一技術(shù)需求引言相變儲熱技術(shù)是利用相變材料相變時(shí)吸收大量潛熱并保持隨著(zhù)關(guān)鍵設備技術(shù)和工藝的發(fā)展,空氣源熱泵應用范圍得溫度恒定、具有很髙儲能密度的一項技術(shù),不僅能很好地解決能到了極大的拓展,目前在地板采暖中也得到了應用傳統的采用量供求在時(shí)間和空間上不匹配的矛盾,還具有調節和控制環(huán)境溫地埋管和混凝土澆筑的方式在能量?jì)Υ婧歪尫胖写嬖诤艽蟮娜倍?、改善室內的熱舒適性的功能,是現階段研究的熱點(diǎn)之一。目陷,主要表現為存儲能量能力小。因此,需要一種熱容量較大的前,國內外學(xué)者在此領(lǐng)域開(kāi)展了一系列很有價(jià)值的硏究工作口S。升華后的蒸汽通過(guò)結晶帽進(jìn)入結晶釜,在真空狀態(tài)下蒸汽突二、相變儲熱材料采暖計算模型然出現減速回旋降溫,在結晶釜內會(huì )析出重重疊疊的白色或1.采暖結構黃白色緊密結晶層吸附在內壁上。經(jīng)過(guò)剝離、揀選、粉碎,生產(chǎn)出純度大于9.5%的ODA產(chǎn)品。在升華結晶工序,回收料與烘干料的投放比例,結晶室不同階段真空度和溫度的掌控,升華釜殘留物的定時(shí)排放、升華后清除、必要的物理清除都是控制要點(diǎn)。三、結束語(yǔ)近年來(lái),有些科研單位試驗在ODA生產(chǎn)過(guò)程中直接使用熱水管氫氣與4,4-二硝基二苯醚進(jìn)行還原反應的新工藝,已經(jīng)中試成功。本廠(chǎng)經(jīng)過(guò)充分論證認為:該加氫技術(shù)用在ODA生產(chǎn)過(guò)程圖1儲熱地板結構圖中具有國際水平,自動(dòng)化程度高,可以提高收率,能夠穩定產(chǎn)含有內熱源(如電纜管或通熱水的盤(pán)管)的相變貯能采暖品質(zhì)量和提高產(chǎn)量,降低勞動(dòng)強度,進(jìn)一步減少三廢。本廠(chǎng)已地板結構見(jiàn)圖1地板用相變儲能材料是相變溫度為29℃左右經(jīng)開(kāi)始引進(jìn)該項技術(shù)的一種水合鹽材料——TH29℃儲熱封裝模塊材料。由于相變同時(shí),由于高等級ODA在尖端技術(shù)上的應用和市場(chǎng)的緊材料是通過(guò)固液相變進(jìn)行能量?jì)Υ婧歪尫诺?儲能時(shí)材料為液俏,在國內外對于制取44-二硝基二苯醚的路徑和提高收率態(tài),為防止PCM融化時(shí)泄漏和對混凝土建材的腐蝕,將其進(jìn)行問(wèn)題仍然在探索,有些科研單位在OD產(chǎn)品加氫還原的方法封裝加熱盤(pán)管直接置于基層的保溫層上,封裝的PCM填充在和穩定性問(wèn)題上、減少三廢和三廢的綜合利用上又做了很多加熱管周?chē)?其中國煤化工輸送到地板的相工作尤其是高等級ODA的升華結晶新技術(shù),目前全世界還在變儲熱材料中存科研攻關(guān)。責任編輯李丹丹各層材料的熱物性CNMHG采。儲能地板462013年第11期科園安徽科技ANHUI SCIENCE TECHNOlOGY表1儲能地板各層材料的熱物性參數表密度導熱系數定壓比熱容相變溫度相變潛熱相變半徑W/m·k)kJkg·k)kJ/kg℃橫向:0.8覆蓋層竹木質(zhì)7462.431縱向:2.4花崗巖3.12.800固態(tài):1.43PCM層15100.818液態(tài):2.31絕熱層310.0313402儲熱地板采暖的計算模型對圖1所示的儲熱地板,通常的硏究中多忽略盤(pán)管的曲邊邊H=CrdTm-E), HFCpCTm+E)+L界條件,或是即便考慮了曲邊邊界的影響,也僅僅把盤(pán)管的熱邊界視為恒壁溫來(lái)處理進(jìn)行數值模擬。本數值模擬考慮儲熱介質(zhì)與加貯熱介質(zhì)受邊界條件影響的作用分析熱管的曲邊圓形邊界,將圓管換熱邊界條件分別按第一類(lèi)恒壁溫、對于熱水加熱情況,圖2給出地板覆蓋層為竹地板、熱盤(pán)管為二類(lèi)恒熱流密度及第三類(lèi)對流換熱三種邊界條件下的二維問(wèn)題交聯(lián)聚乙烯PEX管Φ20x2,管間距為60mm供回水溫差為6C建立離散方程,以PCM最上層處的最后儲熱結束的點(diǎn)(PCM最上流量為5I/min、熱損失比例為10%、以最不利的點(diǎn)作為結束控制點(diǎn)層兩熱管中心線(xiàn)上的點(diǎn))作為計算儲熱結束時(shí)的控制點(diǎn)進(jìn)行模擬。時(shí),儲熱介質(zhì)的邊界處于第三類(lèi)邊界條件與第一類(lèi)邊界條件下,儲在對相變材料的硏究中,熱容法和焓法是常釆用的硏究方法熱容熱地板表面達到同樣溫度所用時(shí)間的對比關(guān)系。對于電加熱情況法直接以溫度為待求變量,但必須跟蹤液相的界面,而且一般用于電纜管的外徑也為20m,在其他條件相同下,不同電功率加熱相變溫度為一點(diǎn)的理想相變材料;熱焓法以溫度和焓為待求變量得到含有這兩個(gè)變量的能量方程,再由相變材料的溫度與焓之間的關(guān)系,求得溫度分布。焓法不必跟蹤相變界面,且能量方程適用于固相、液相及相變區,使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化,尤其適用于多維問(wèn)題層中的熱傳導視為二維問(wèn)題即忽略了沿管長(cháng)方向的熱傳導2熱合命為簡(jiǎn)化模擬,作如下假設:①地板覆蓋層、封裝PCM層和絕熱保溫第一類(lèi)一一第三類(lèi)盤(pán)管周?chē)鸀樘顫M(mǎn)了相變材料的儲熱層;③忽略了液相相變材料對的影響,即認為傳熱過(guò)程簡(jiǎn)化為純導熱過(guò)程;④室內氣溫均勻1234501p10111:13118致;⑤地板表面和室內空氣的復合換熱系數設為定值。上述儲能地熱時(shí)間(x15aln)板模型的數學(xué)描述為:圖2第一、第三類(lèi)邊界條件下地板表面溫度隨加熱ah at aT(1)時(shí)間的變化關(guān)系小y地板[地表時(shí))136q1400n/m333其中,k為物體的導熱系數,W(mk3;T為室內空氣平均溫30一12DD/m度,℃;H為比焓,Jkg溫度T和比焓H之間的關(guān)系為27TEH/CH