Ca(OH)2储热过程中的化学热动力学与传热传质耦合机理研究

CaO/Ca(OH)2 is a very promising thermochemical heat storage system. The heat storage method of sensible heat and latent heat is riper than thermochemical heat storage method, but the heat storage density is lower than thermochemical heat storage. However, thermochemical heat storage method is immature. The coupling mechanism of the heat and mass transfer and the chemical kinetics need to be further studied. Especially, the effect of the changing porosity of heat storage materials on the coupling mechanism is still unclear. .The experiment and theoretical model will be used to complete this project. The results of these two aspects can be compared and analyzed. The numerical modeling of thermochemical heat storage system will be established and used to study the heat storage and release process. The coupling mechanism of the heat and mass transfer and the chemical kinetics can also be study. The synergistic reaction mechanism and the influence rule of the heat and mass transfer, the chemical kinetics and the changing porosity can be obtained. This research can provide guidelines for the future industrial application of a CaO/Ca(OH)2 thermochemical heat storage system.

Ca(OH)2被认为是最有前景的热化学储热材料之一。显热和相变储热过程技术较成熟，但是储热密度过小。热化学储热密度大，但技术不成熟。为了实现Ca(OH)2储热工业应用，必须对其储热过程进行深入的研究，掌握其热动力学过程和传热传质耦合作用机理。然而Ca(OH)2储热的热动力学过程很复杂，根据所用方法和材料不同，得到的热动力学控制方程各不相同。另一方面，Ca(OH)2储热材料本身是由粉末堆积构成的具有多孔介质性质的材料，且其储热过程前后的物质性质（密度、孔隙率等）也会发生变化。 .本项目拟从实验和理论模型计算两方面进行研究，并相互验证；建立储热过程模型，研究在热动力学和传热学耦合影响下的储热、放热过程；获得储热材料孔隙率变化对储热速度、储热效率及储热时间等储热过程参数的影响规律；揭示孔隙率、热动力学、传热传质学对热化学储热过程的协同作用机理，为优化及实现Ca(OH)2的热化学储热应用提供指导。

Ca(OH)2被认为是最有前景的热化学储热材料之一。显热和相变储热过程技术较成熟，但是储热密度过小。热化学储热密度大，但技术不成熟。为了实现Ca(OH)2储热工业应用，必须对其储热过程进行深入的研究，掌握其热动力学过程和传热传质耦合作用机理。然而Ca(OH)2储热的热动力学过程很复杂，根据所用方法和材料不同，得到的热动力学控制方程各不相同。另一方面，Ca(OH)2储热材料本身是由粉末堆积构成的具有多孔介质性质的材料，且其储热过程前后的物质性质（孔隙结构等）也会发生变化。.本项目从实验和数值计算两方面进行研究。从实验角度对松散储热材料（变体积），以及压块储热材料（定体积）两种情况的储放热过程进行了实验测量，获得了物料体积及孔隙率，特别是孔隙结构图、孔隙比表面积以及孔隙比体积进行了详细的测试，并且分析了其变化规律。构建热化学储热模型，建立了相似的几何结构和边界条件，研究孔隙率变化对储放热过程的传热、传质过程的影响规律，进而分析传热传质的变化对化学热动力学的影响规律，最后得到孔隙率变化、传热传质与化学热动力学协同作用的影响规律和机理，即对整个储放热过程的影响规律。