相變儲(chǔ)熱是一種以相變儲(chǔ)能材料為基礎(chǔ)的高新儲(chǔ)能技術(shù)。主要分為熱化學(xué)儲(chǔ)熱、顯熱儲(chǔ)熱和相變儲(chǔ)熱。顯熱儲(chǔ)熱是目前應(yīng)用非常普遍的一種儲(chǔ)熱方式,然而它的儲(chǔ)熱密度小。相比起來(lái),相變儲(chǔ)熱的儲(chǔ)熱密度是顯熱儲(chǔ)熱的5~10倍甚至更高。由于具有溫度恒定和儲(chǔ)熱密度大的優(yōu)點(diǎn),相變儲(chǔ)熱技術(shù)得到了非常普遍的研究,尤其適用于熱量供給不連續(xù)或供給與需求不協(xié)調(diào)的工況下。相變儲(chǔ)熱系統(tǒng)作為解決能源供應(yīng)時(shí)間與空間矛盾的有效手段,是提高能源利用率的主要途徑之一。相變儲(chǔ)能技術(shù)主要是利用相變調(diào)溫機(jī)理。河南家用采暖
儲(chǔ)熱技術(shù)包括兩個(gè)方面的要素,其一是熱能的轉(zhuǎn)化,它既包括熱能與其它形式的能之間的轉(zhuǎn)化,也包括熱能在不同物質(zhì)載體之間的傳遞;其二為熱能的儲(chǔ)存,即熱能在物質(zhì)載體上的存在狀態(tài),理論上表現(xiàn)為其熱力學(xué)特征。雖然儲(chǔ)熱有顯熱儲(chǔ)熱、潛熱儲(chǔ)熱和化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱等多種形式,但本質(zhì)上均是物質(zhì)中大量分子熱運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量。因而從一般意義上講,熱能存儲(chǔ)的熱力學(xué)性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì)相同,均有量和質(zhì)兩個(gè)衡量特征,即熱力學(xué)中的***定律和第二定律。以顯熱儲(chǔ)熱為例,熱能儲(chǔ)存的量即所儲(chǔ)存的熱量的大小,數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為物質(zhì)本身的比熱容和溫度變化的乘積。具體地,假設(shè)儲(chǔ)熱材料本身的定壓比熱容恒定且大小為Cp,且在儲(chǔ)熱過(guò)程中物質(zhì)載體的溫度變化為△T,則在儲(chǔ)熱過(guò)程中物質(zhì)載體所儲(chǔ)存的熱量的大小△Q可計(jì)算為△Q =Cp△T。可見,給定物質(zhì)載體,其所儲(chǔ)存熱量的大小只與溫差有關(guān)而與***溫度無(wú)關(guān),亦即儲(chǔ)存熱量的大小不能反映熱量的品位,因而需要借助熱力學(xué)中的另一個(gè)重要參數(shù) 來(lái)衡量所儲(chǔ)存熱量的質(zhì)(即有用功)。北京電采暖企業(yè)太陽(yáng)能儲(chǔ)熱系統(tǒng)利用集熱器吸收太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能,將熱量傳給循環(huán)工作的介質(zhì)如水,并儲(chǔ)藏起來(lái)。
能量是指物質(zhì)的做功能力,也是物質(zhì)載體在不同尺度空間下動(dòng)能或勢(shì)能的具體體現(xiàn)和存在形式。廣義而言,任何物質(zhì)都具有能量,但只有那些比較容易被人們利用和轉(zhuǎn)化的含能物質(zhì)才是我們?nèi)粘Kf(shuō)的能源。能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ),在某種意義上講,人類社會(huì)的發(fā)展離不開質(zhì)優(yōu)能源和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。在當(dāng)今世界,能源的發(fā)展是全世界、全人類共同關(guān)心的問(wèn)題,也是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問(wèn)題。能量雖然可以以機(jī)械能、聲能、化學(xué)能、電磁能、光能、熱能及核能等多種形式存在,但在人類的活動(dòng)中,絕大多數(shù)能量是需要經(jīng)過(guò)熱能的形式和環(huán)節(jié)被轉(zhuǎn)化和利用的,尤其是在我國(guó),這個(gè)比例達(dá)到90%以上。
當(dāng)前顯熱儲(chǔ)熱的應(yīng)用較為成熟,但是相變儲(chǔ)熱和熱化學(xué)儲(chǔ)熱具有諸多優(yōu)勢(shì),后兩種儲(chǔ)熱方式將是未來(lái)重點(diǎn)研究的方向。中高溫相變儲(chǔ)熱材料儲(chǔ)熱密度大,有利于設(shè)備的緊湊和微型化,但是相變材料的腐蝕性、與結(jié)構(gòu)材料的兼容性、穩(wěn)定性、循環(huán)使用壽命等問(wèn)題都需要進(jìn)一步的研究,其商業(yè)化道路需要探索。熱化學(xué)儲(chǔ)熱適用的溫度范圍比較寬,儲(chǔ)熱密度大,理論上可以適用在中高溫儲(chǔ)熱領(lǐng)域。但熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)工藝復(fù)雜,迄今為止,其技術(shù)成熟性尚低,需對(duì)反應(yīng)速率和傳熱系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制,并對(duì)其進(jìn)行大量的研究投入。供熱初期是一個(gè)較為復(fù)雜且需要時(shí)間的轉(zhuǎn)換過(guò)程。
通常的顯熱儲(chǔ)熱方式簡(jiǎn)單,成本低,但儲(chǔ)熱的熱量小,其放熱不能恒溫的缺點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱是指利用可逆化學(xué)反應(yīng)的結(jié)合熱儲(chǔ)熱熱能。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),可以有催化荊,也可以沒有催化劑一種高密度高能量的儲(chǔ)熱方式,它的儲(chǔ)能密度通常高于顯熱和潛熱,此種儲(chǔ)能體系通過(guò)催化劑和產(chǎn)物分離易于能量長(zhǎng)期儲(chǔ)熱。潛熱儲(chǔ)熱是利用物質(zhì)在凝固/熔化、凝結(jié)/氣化、凝華/升華以及其他形式的相變過(guò)程中,都要吸收或放出相變潛熱的原理來(lái)進(jìn)行能量?jī)?chǔ)熱的技術(shù)。利用相變材料相變時(shí)單位質(zhì)量潛熱,儲(chǔ)熱量非常大能把熱能貯存起來(lái)加以利用。相變儲(chǔ)熱的儲(chǔ)熱密度是顯熱儲(chǔ)熱的5~10倍甚至更高。河南家庭用采暖系統(tǒng)生產(chǎn)廠家
相變儲(chǔ)熱技術(shù)是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要技術(shù)。河南家用采暖
儲(chǔ)熱技術(shù)是基于大部分能量轉(zhuǎn)化都是通過(guò)熱能的形式實(shí)現(xiàn)這一事實(shí),是非常簡(jiǎn)單的一種儲(chǔ)能方式,它在能源問(wèn)題日益嚴(yán)峻的將來(lái)必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。從靜態(tài)功能上來(lái)講,儲(chǔ)熱的熱力學(xué)性能揭示了提高儲(chǔ)熱的質(zhì),即密度是其發(fā)展的內(nèi)在要求,而研究開發(fā)新型寬溫域儲(chǔ)熱材料是提高其儲(chǔ)熱密度的較有效途徑。從動(dòng)態(tài)功能上講,更應(yīng)該將儲(chǔ)熱放在整個(gè)熱力系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中,以通過(guò)對(duì)儲(chǔ)熱這一新模塊的動(dòng)態(tài)管理實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能源的較優(yōu)配置,而想實(shí)現(xiàn)這一目的就必須對(duì)儲(chǔ)熱過(guò)程進(jìn)行深入的研究和探索。河南家用采暖
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