定形相变蓄热装置蓄放热数值分析及实验

吴 涛, 刘向农, 杨 磊, 李 伟

(合肥工业大学 汽车与交通工程学院,安徽 合肥 230009)

相变材料具有储能密度大、相变过程中在吸收或者释放大量相变潜热的同时温度波动范围小的特点。对于相变材料潜热、蓄热能力在电动汽车空调蓄热、电动汽车动力电池热管理以及移动蓄热车等方面的应用[1-3],国内外广大学者进行了广泛的研究。

同相变材料巨大蓄热潜力形成鲜明对比的是相变材料较低的导热系数和传热性能。解决这一问题的方法主要集中在2个方面:① 提高材料本身的导热性能[4-5],包括相变材料微胶囊化、材料内添加高导热系数物质、相变材料封存在高导热多孔介质内等;② 优化蓄热器结构形式[6-7],主要包括添加肋片、直接接触式蓄放热、多相变蓄热等。

将相变材料封装在高导热多孔介质内制备的复合相变材料原始状态为粉末状,将其压缩后仍有导热系数提升的空间。本文将膨胀石墨/赤藻糖醇复合相变材料压缩成形,设计一种定形相变蓄热装置。对压缩成形后的材料进行热物性参数测试,并将参数输入到建立的数值模型中；经过实验验证模型准确后,再通过控制变量法探究进口流量以及进口温度对其放热的影响；利用装置循环热效率以及放热效率的计算结果对装置的性能进行进一步的分析。

1 实验装置介绍

实验系统及蓄热装置实物如图1所示。

图1 实验系统及蓄热装置实物

系统由2个恒温水箱、可调速水泵、流量计、蓄热器、数据记录仪、调压器、示功仪、热电阻组成。……