基于共晶盐与导热油直接接触换热的高效储热机理

通过将蓄热技术与工业废热、余热利用以及区域供热相结合，开发的基于直接接触换热方式为基础的车载型储热移动供热系统，可有效的解决工业废热、余热利用以及用户区域供暖在空间和时间上的差异。申请人与国外科研机构的合作下，搭建了用于测试储热系统性能的实验平台，完成了对直接接触储热系统性能的初步研究。本课题在此基础上进一步深入研究共晶盐储热材料的设计和制备，探讨在直接接触换热过程中，共晶盐储热材料的结晶动力学过程，摸索影响共晶盐结晶过程的各项因素，揭示无机水合盐抗过冷度的机理。运用共晶盐相图,结合结晶动力学分析，共同指导低温共晶盐储热体系的建立。同时，通过对储热系统的数值模拟分析，揭示直接接触换热储热装置的蓄放热特性，储热体与导热流体的流动特性和储热装置结构优化对整个系统性能的影响。通过共晶盐材料设计与直接接触混合储罐结构设计相互耦合，提高储热系统的整体储热、供热效率，以及储热、放热速率。

通过将蓄热技术与工业废热、余热利用以及区域供热相结合，开发的基于直接接触换热方式为基础的车载型储热移动供热系统，可有效的解决工业废热、余热利用以及用户区域供暖在空间和时间上的差异。本项目将高效余热储存运输作为基础研究的工程背景，以直接接触储热/放热系统为研究对象，研究适合于多温度工业余热利用的储热材料的设计和制备，深入探讨在直接接触换热过程中储热材料的融化/结晶过程及相应的相变行为，摸索影响储热材料融化和结晶过程的各项因素。运用无机盐储热材料相图计算,寻找储热材料体系的理论最低共熔点以及各组分配比，结合实验制备和测试分析指导储热体系的建立。同时，通过对储热系统的数值模拟分析，揭示直接接触换热储热装置的储热/放热特性，储热体与导热流体的流动特性和储热装置结构优化对整个系统性能的影响。通过储热材料设计与储罐结构设计及相互耦合，提高储热/放热系统的整体储热/供热效率，以及储热/放热速率。项目完成了计划任务书规定的研究任务，达到了预期的研究目标。取得如下成果：.(1) 主要研究共晶盐储热材料的设计及制备，探索组合共晶盐成分以及组分配比，揭示体系组成及组分配比影响储热材料热性能的机理； .(2) 主要研究以直接接触换热方式为基础的蓄热储罐核心部件结构，探索直接接触换热储罐系统的供热效率，储热、供热时间与结构设计的匹配方案。探索各工况条件下，对直接接触式储热装置性能的影响；揭示材料设计与储热装置结构的耦合强化传热机理； .(3) 主要研究直接换热方式下，储热介质与导热媒介之间的相互耦合，探索适用于直接接触式储罐储热、放热性能的数值模拟分析方法，将该数值计算方法与流体力学、计算机模拟相结合，从而揭示储热装置的储热、放热特性，储热装置内部流体的流动特性和储热装置结构优化对整个系统储热、放热过程的影响，为关键部件的结构设计，优化，以及评价提供重要的参考依据。. 本项目发表论文21篇，其中SCI/EI双检收录12篇，SCI单检收录1篇，EI单检收录1篇；撰写英文著作章节1篇。培养博士生1名、硕士生2名，并获得广东省科学技术奖励三等奖1次。