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高温复合相变材料储热电暖器的储热性能

发布日期:2018-09-07 16:11 来源:电暖器 点击:

       目前市场上的电暖器种类有很多,包括电热油汀、热管式电暖、对流式电暖、卤素管电暖以及远 红外电暖等。储热电暖器是一种新型的电热供暖设 备,其通过利用夜间电负荷谷期储存热能,用于白 天供暖,可以实现电网削峰填谷,提高发电装置的 效率和利用率,并且其能充分利用夜间谷电供暖来 节省用户的采暖费用。目前储热式电暖器根据储热 介质的不同可分为显热储热式和相变储热式。显热 储热式电暖器的储热介质一般是比热容量较大的固 体材料和热水等,其储存和释放的热量是由于温度 差引起的。在谷电储热阶段,储热介质被加热从而 温度升高,热量被存储;放热阶段,储热介质与传 热介质经热辐射或对流热交换释放出热量。显热式 储热电暖器因技术相对容易实现,国内外对其研究 开展的较早且技术比较成熟[1-3]。
      但是,由于其在使 用过程中存在储热介质热容量小、体积和重量大、 功耗大及价格偏高等问题,导致市场占有率较低。 因此,如何节约成本、提高储热容量、减少体积和 重量及提高其储放热过程中的调控,使储热式电暖 器多功能化仍是一项亟带解决的关键问题。
电暖器
      相变储热式电暖器是利用相变材料的相变潜热 来实现热量的存储和释放,与显热储热式电暖器相 比,其有着储热密度高和采暖热舒适性好等诸多优 点[3],因此受到国内外学术界和工业界的广泛关注。 张寅平等[4-5]提出过一种民用相变储热式电暖器。该 电暖器采用的是熔点为 78 ℃的相变材料,其相变 潜热为 265 kJ/kg,密度为 2000 kg/m3 。BROUSSEAU 等[6]就平衡用电负荷提出过一种多层相变电暖器, 并建立数学模型对其储放热性能进行了模拟研究。 研究发现由于相变材料的热导率较低,其在放热过 程中会存在放热不完全的问题。同时因相变材料在 储热过程中自然对流的影响,会导致电暖器顶部温 度过高,在底部相变材料还没完全熔化时就得断开 电源,影响电暖器的使用性能和寿命。此后, LACROIX 等[7]对多层电暖器进行了改进,通过研究 单层相变电储热单元,改善了相变电暖器在熔化和 凝固过程中的传热性能。LAOUAD 等[8]对带有相变 材料的垂直电暖器的储放热性能进行了模拟研究, 其指出影响电暖器储放热性能因素包括有电加热 量、相变材料单元厚度、封装面板的辐射率、对流 换热系数和储放热单元的传热单元数。刘靖等[9]提 出了一种高温相变储热电采暖器,并对其储放热性 能进行了试验研究,结果表明该种电采暖器储热密 度高,储放热性能稳定且储热过程中隔热性能好。

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