畢業(yè)設(shè)計(jì)：太陽能熱發(fā)電中鋁基合金高溫相變儲熱材料及儲熱系統(tǒng)的研究

　　能源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著全球工業(yè)的迅猛發(fā)展，全球化石燃料不斷減少，迫切要求各國開發(fā)利用新能源。太陽能是巨大的能源寶庫，具有清潔無污染、取用方便等特點(diǎn)，但是太陽輻射具有顯著的稀薄性、間斷性和不穩(wěn)定性，而蓄熱技術(shù)是滿足生產(chǎn)和生活中連續(xù)利用太陽能的最好方法之一。在多種儲熱技術(shù)中，固．液相變儲熱因具有儲熱密度大、儲熱過程近似恒溫、體積變化小、過程易控制等優(yōu)點(diǎn)而得到各國科學(xué)家的廣泛重視。本文研究對象是鋁合金高溫相變儲熱材料及其儲熱系統(tǒng)。該相變儲熱材料具有高的相變潛熱、大的儲熱密度、性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的開發(fā)潛力。本文通過設(shè)計(jì)不同成分鋁合金相變儲熱材料并進(jìn)行相關(guān)熱物理性能實(shí)驗(yàn)，分析了儲熱材料高儲熱密度的機(jī)理，選取了一種高效的太陽能高溫儲熱材料。鋁合金高溫儲熱系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)可以提高儲熱室內(nèi)的熱交換能力，延長儲熱系統(tǒng)使用壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，也是整個儲熱系統(tǒng)成功、高效運(yùn)行的關(guān)鍵因素。本文選擇多種保溫性能良好的保溫材料，通過傳熱計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)了儲熱室保溫材料組合。高溫鋁合金對普通不銹鋼、碳鋼均具有較強(qiáng)的腐蝕能力，本文通過分析新型陶瓷材料的高溫性能以及高溫鋁合金對不銹鋼的腐蝕機(jī)理，研究了新型陶瓷材料、耐熱鋼以及鎳基高溫合金作為儲熱管道材料的可行性。本文還針對以鋁合金作為高溫儲熱材料、空氣作為傳熱介質(zhì)的儲熱室進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括折流擋板的使用、管道排列、儲熱室內(nèi)換熱過程的強(qiáng)化以及進(jìn)、出氣口布置等，計(jì)算了兩種不同結(jié)構(gòu)儲熱室的平均對流傳熱系數(shù)，并借助計(jì)算機(jī)三維繪圖軟件UG NX4繪制了不同儲熱室結(jié)構(gòu)的三維模型。研究結(jié)果表明：鋁硅合金密度高、潛熱大，在太陽能高溫儲熱方面具有很大的前景；設(shè)計(jì)出的儲熱室及管道材料能很好的滿足課題需要，同時熱交換充分，儲熱效率高，為下一步對儲熱室的模擬及實(shí)際建立打下了基礎(chǔ)，該儲熱系統(tǒng)具有很大的開發(fā)潛力。