第八章-换热与蓄热装置3

第三节热能储存原理一．储能的作用、方法与要求二．热能储存原理第三节热能储存原理一．储能的作用、方法与要求•储能的作用•储能的方法•储能的要求第三节热能储存原理储能的作用a)满足用能需要b)改变(保持)能源的特质或功能c)有利于方便经济地使用能量d)有利于新能源的开发利用第三节热能储存原理储能的方法1)热能:显热储存、潜热储存、热化学法储存2)电能:水力储能、压缩空气储能;飞轮储能;电容器储能;蓄电池充电的化学储能3)化学能:合成燃料、化石燃料4)电磁能:超导线圈储能储能技术的研究开发与应用主要是以储存热能、电能为主;应用领域:太阳能的利用,电力的调峰移谷,废热和余热的回收,建筑的空调节能.第三节热能储存原理储能的要求1)单位容积储能密度要高;2)良好的负荷调节性能,以随时满足用能方的需要;3)高的能源储存效率;4)系统成本低,长期运行可靠.第三节热能储存原理二．热能储存原理1.显热储存2.潜热储存3.热化学法储存热能储存可分为蓄热和蓄冷,高于环境温度时的热能储存称之为蓄热,低于环境温度时的热能储存称之为蓄冷。储存方法：物理方法—显热储存和潜热储存；化学方法—热化学法储存。储存对象：不稳定的、间断性的、能量密度低的能源。如太阳能及废热等。第三节热能储存原理1.显热储存显热储存在无相变的条件下，利用物质因温度变化而发生吸热（或放热）来进行储热。如下式所表示：为了有较高的容积储热密度，储热物质应有较高的比热容和密度，并且大量获取和价格便宜。如表8-4和表8-5所示的部分显热蓄热物质。12TTmcQ第三节热能储存原理第三节热能储存原理第三节热能储存原理2.潜热储存潜热储存是利用物质发生相变时需要吸收（或放出）热量的特性来进行储热。1）固体物质的晶体结构发生变化。如六方晶格的锆，在871℃，晶格变化，吸收53kJ/kg的热量。2）固、液相间的相变，即熔化、凝固（相应的熔化热、凝固热）。如表8-6所示：第三节热能储存原理3）液汽相的相变即汽化、凝固（相应的汽化热、凝结热）。4）固相直接变成气相即升华。升华热量大体等于熔化热和汽化热之和。固体碘在室温下，以41.3Pa（0.31mmHg)的压力升华时吸收热量为245kJ/kg。由上分析可知：有实际应用价值的是固-液相变储热，即利用熔化热，其他的很难用于实际工程。与显热储存相比，潜热储存具有容积储热密度大的优点，因为物质相变时的潜热显著大于比热容。冰的熔化热为335kJ/kg，水的比热容为4.2kJ/kg。熔化相变时的所吸收（或凝固时放出）的热量为：λ为物质的熔化热，m为物质的质量。mQ第三节热能储存原理•固—液相变储热的物质在热力学和化学方面应有的主要性质：1）具有合适的熔点温度；2）有较大的熔化热；3）密度大；4）稳定性好；5）腐蚀性没有或很小。第三节热能储存原理3.热化学法储存a)化学反应蓄热其是指利用可逆化学反应的结合热储存热能。b)浓度差蓄热利用酸碱盐在浓度发生变化时会产生热量的原理来储存热量。c)化学结构变化蓄热利用物质化学结构的变化来储热。第三节热能储存原理三种热能储存方法的比较：•显热储存在技术上最为简单和最成熟，应用也最广；•潜热储存最具有实际发展前途，也是目前研究和应用最多、最重要的储能方法；•热化学法与上述两种方法相比，具有储能密度高的优点，要高出2-10倍。但它的系统复杂，价格也高。