储能技术习题答案6.docx

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1、第6章习题答案6-1根据物理原理的不同，储热技术可以分为哪几类？答：根据物理原理的不同，储热技术可分为显热储热、潜热储热和热化学储热三种。6-2与显热储热技术相比，潜热储热技术最大的优势是什么？答：相较于显热储热，潜热储热的主要优势有两点，一是储热密度高于显热储热，二是可提供恒温的热能。6-3当液体显热储热材料静置于储罐中时，会出现温度分层现象，试简要说明温度分层产生的原因及其用于储热系统时的优点。答：以水为例，在实际工程中，当水静置于水箱中时，由于散热会使得密度大的冷流体在重力作用下居于水箱底层，而密度小的高温流体居于水箱上层。从提高系统性能的角度,水箱内的温度分层有两个优点：一是避免了冷热

2、流体的掺混，当负载工质从水箱上层吸收热能时提高了热能利用的品位；二是由于集热器进口温度和效率呈负相关，所以集热器进口与水箱下层低温处相连可提高整个系统效率。6-4晶体生长率低、过冷度大会使得储存于相变材料的潜热难以充分利用，简要说明其原理。答：过冷是指液体低于熔点而没有凝固的现象。由于匀相核化结晶活化能的存在，纯液体的结晶一般会在略低于熔点时开始。晶核形成的同时，新相和液体之间的相界面也会形成,此过程会消耗能量，所消耗能量的大小依其表面能而定。假如要形成的晶核太小，形成晶核产生的能量无法形成界面，就不会开始成核。因此必须要温度够低，可以产生稳定的晶核,相变材料才会开始凝固。因此，晶体生长率低、

3、过冷度大，会导致相变材料无法在理论的凝固点附近凝固，不仅造成潜热难以充分利用，且导致放热过程难以保持在恒温工况，因此对于某些过冷度大的相变材料，如、水合盐，可使用成核剂使其过冷点接近于熔点。6-5在相变材料的封装过程中，要求气隙空间产生于远离热源的位置，试分析其原因。答：相变前后显著的密度差异将导致材料在固相时会形成一个气隙空间，如果封装技术设计不当，这个气隙空间将会大大阻碍传热速率，由于空气的导热率比任何相变材料都要低几个数量级，因此当气隙空间产生于不合适的位置时，将成为相变材料吸热熔化时巨大的热阻。因此，封装技术的设计应当使气隙空间产生于远离热源的位置。比如在某个重力不可忽略的封装容器内，

4、应避免热源位于封装容器的顶部。因为一旦如此，容器顶部将形成气隙空间，在下一次充热时，这一气隙空间将成为相变材料和热源之间的绝热层。6-6加入肋板为何会对相变材料起到强化换热的作用？在熔化过程和凝固过程中，肋板的作用有何差异？答：肋板之所以成为一种主流的强化换热手段主要原因是可以扩展换热面积。由于自然对流对熔化过程中的换热效果影响显著，而肋板的加入不可避免地会影响到自然对流过程,因此相变材料强化换热中一个重耍的研究领域是分析如何通过改变肋板间距、数目、厚度、肋板插入相变材料的深度等关键参数，使得肋板对自然对流的抑制程度最低、换热面积最大,从而优化强化换热效果。相较于熔化过程，凝固过程主要以热传导

5、为主，自然对流作用微弱，甚至可以忽略，因此肋板对强化传热的作用更加明显。6-7请分别写出金属氧化物储热体系、金属氢化物体系、氢氧化物储热体系的反应通式。答：金属氧化物储热体系的反应通式为：My+z(s)MxOy(s)+02(g)金属氢化物储热体系的反应通式为：MHn(s)+HrM(s)+H2(g)氢氧化物储热体系的反应通式为：MHn(s)+HrM(s)+H2(g)6-8某冷却系统中的工质泵以50%的效率耗电2kW使得工质在管路中流动，假设工质为水,流入泵时的温度为10且流量保持在1.5kgs,管道及泵与外界环境无热交换，试求：泵的出口温度。解：假设工质质量流量为抗，焙为九，泵功为Vn,根据开口

6、系能量守恒，可列出：0=0.5In+mhin-mhout即：5=mc(Tout-Tin)可得出0.5x2000Tout=10=10.16oCout1.5x41806-9将例6-3中的岩石材料换为相同质量、相同初始温度的相变储热材料，计算相同太阳辐照、有效辐照时常和面积条件下，相变材料的终温。其中相变材料的熔化温度为30,相变潜热为200kJkg,比热为2kJ(kgK)o解：由于相变材料的初始温度7讥让为15,而相变温度7pc为30,因此材料首先通过显热储热升温到30后再开始潜热储热，又由于mc(Tpc-Tinitial)+mh=200x2(30-15)+200200=46000c而0AQsolarA)x(24x3600)=0.4(0.155)(243600)=259200-nadE(ll6-13保持例6-12中其他参数不变，试分析球形胶囊内外壁面温度差从0变到20时，石蜡完全融化所需的时间和充热过程中球形胶囊内的烟损的变化趋势。解：完全融化所需的时间和充热过程中球形胶囊内的蟒损的变化趋势如下图所示：_-_._-I_.11_._._-_I1_-_5温差