基于水合鹽吸附的跨季節(jié)儲(chǔ)熱特性數(shù)值研究.pdf

1、跨季節(jié)儲(chǔ)熱技術(shù)中，水合鹽熱化學(xué)吸附具有儲(chǔ)熱密度高、長(zhǎng)周期存儲(chǔ)無(wú)熱損、清潔環(huán)保、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)熱領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)基于水合鹽熱化學(xué)吸附的跨季節(jié)儲(chǔ)熱技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了深入調(diào)研，對(duì)比分析不同水合鹽儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)熱特性和反應(yīng)器選型的優(yōu)劣。由于低溫運(yùn)行條件下，儲(chǔ)熱材料MgCl2·6H2O表現(xiàn)出優(yōu)良的反應(yīng)性能，結(jié)合本文數(shù)值模擬的需求，選擇以MgCl2·6H2O顆粒材料構(gòu)成的堆積床反應(yīng)器作為模擬對(duì)象。
　　針對(duì)MgCl2·6H

2、2O堆積床反應(yīng)器中固體顆粒吸附劑表面發(fā)生的熱化學(xué)儲(chǔ)熱過(guò)程進(jìn)行理論建模，建立與熱化學(xué)反應(yīng)耦合的多孔介質(zhì)多尺度傳輸理論模型，闡明反應(yīng)器內(nèi)多尺度熱質(zhì)傳輸規(guī)律及與熱化學(xué)動(dòng)力性能的作用機(jī)制。
　　采用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)于MgCl2·6H2O堆積床反應(yīng)器中儲(chǔ)熱過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。自定義編寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量和能量源項(xiàng)，用以描述反應(yīng)器內(nèi)熱化學(xué)吸附/脫附過(guò)程的物質(zhì)交換和能量傳輸過(guò)程。從FLUENT設(shè)置、模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)對(duì)照、網(wǎng)格獨(dú)立性檢

3、驗(yàn)等方面驗(yàn)證了熱化學(xué)吸附模型的可靠性。
　　基于本文建立的熱化學(xué)反應(yīng)傳熱傳質(zhì)模型，對(duì)MgCl2·6H2O堆積床反應(yīng)器儲(chǔ)熱過(guò)程進(jìn)行了模擬分析，得到不同時(shí)刻反應(yīng)器中溫度場(chǎng)、組分濃度場(chǎng)、固體顆粒含水量場(chǎng)的分布規(guī)律。綜合分析了MgCl2·6H2O堆積床反應(yīng)器儲(chǔ)熱過(guò)程中顆粒吸附量與水蒸氣產(chǎn)率的變化特性，得出傳質(zhì)區(qū)的移動(dòng)是與化學(xué)反應(yīng)耦合的傳熱傳質(zhì)過(guò)程綜合作用的結(jié)果，也是影響顆粒吸附量及水蒸氣產(chǎn)率的關(guān)鍵因素。
　　通過(guò)改變運(yùn)行工況包括空氣