CC BY
5УДК 620.9 Новиков И.К., Коротков В.К., Булыгин Б.А.
Новиков И.К.
студент кафедры электро- и теплоэнергетика Оренбургский государственный университет (г. Оренбург, Россия)
Коротков В.К.
студент кафедры электро- и теплоэнергетика Оренбургский государственный университет (г. Оренбург, Россия)
Булыгин Б.А.
студент кафедры электро- и теплоэнергетика Оренбургский государственный университет (г. Оренбург, Россия)
ОБЗОР МАТЕРИАЛОВ С ФАЗОВЫМ ПЕРЕХОДОМ КАК АЛЬТЕРНАТИВЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ И ХРАНЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
Аннотация: в данной статье рассматриваются последние тенденции в хранении тепловой энергии с использованием материалов с фазовым переходом и характеристика их термических свойств и другие свойства.
Ключевые слова: фазовый переход, альтернативы энергии, хранение энергии.
Солнечная энергия является важной альтернативой в нынешнем сценарии энергетического кризиса и экологических проблем. Традиционные методы использования солнечной энергии до сих пор не являются столь популярными источниками энергии из-за недоступности добычи круглосуточно. Материалы с фазовым переходом (далее PCM) являются продуктами этого процесс
2260
разработки для решения этой проблемы. Скрытое тепло является более эффективным хранилищем энергии из-за более высокого тепла связанный и близкий к постоянной температуре процесс предпочтителен для хранения тепловой энергии, и поэтому ПКМ развиваются как средство высокой важности в таких методах.
В зависимости от фазового превращения ПКМ выпускаются в виде твердо-твердых, твердожидких, твердо-газовых и жидкогазовых. ПКМ, включающие в себя газ в качестве одной из фаз, наименее предпочтительны из-за большого объема связанного. Это делает твердожидкие ПКМ практически более подходящими для хранения тепловой энергии. Твердожидкие ПКМ являются дальнейшими классифицируются как органические, неорганические и эвтектические вещества (смеси). Органические PCM, такие как парафин и т. д. демонстрируют широкий температурный диапазон и лучшую химическую стабильность. С другой стороны, неорганические PCM, такие как гидраты солей. имеют лучшую теплопроводность и малое изменение объема, но быстро остывают и вызывают коррозию. Эвтектика имеют очень хорошую емкость хранения тепловой энергии по отношению к объему и доступны для очень высоких температур приложения.
В процессе эксплуатации, когда твердожидкий ПКМ находится в жидкой форме, он имеет тенденцию к вытеканию из пакета. Поэтому очень необходима правильная техника инкапсуляции. Это техника удержания материала в герметичный контейнер. Кинга Пелиховска и Кшиштоф Пелиховский представили идеи по улучшению методы инкапсуляции. Бен Сюй и другие обсудили последние разработки в области технологий инкапсуляции.
Также были разработаны различные методы инкапсуляции для хранения тепловой энергии с использованием высокотемпературных ПКМ.
Кинга Пелиховска и Кшиштоф Пелиховский провели исчерпывающее исследование неорганических соединений, соли гидраты, эвтектические и не эвтектические смеси, парафины, жирные кислоты, другие органические соединения, сплав ПЭО/жирные кислота и т. д. с акцентом на их применение в
2261
зависимости от температурных диапазонов. Чжэнъюнь Ван и другие исследовали материалы на основе «СИ» для хранения тепловой энергии в диапазоне температур от 550 - 1200. В термическом приложения управления с температурой от -40 до 160, используются парафин или гидраты солей. В соответствии с отчетом России, бинарная система расплавленных солей, используемая в качестве эвтектики, обеспечивает диапазон температур от 306 до 500 и скрытая теплоемкость примерно от 40 кДж/кг до 380 кДж/кг.
Для характеристики ПКМ мы должны выбрать химическую стабильность, фазу, температуру плавления, скрытую теплоту плавление, размеры капсул, типы теплоносителей, гравитация и т. д. Характеристика стабильного парафина. Использование эмульсий было проведено с целью оказания стратегической помощи в их выборе для хранения холодной тепловой энергии. Вэйхуань уделяет внимание конвекции, вызванной плавучестью, в расплавленном ПКМ и пустом пространстве внутри капсулы. Чжао. Аналогичная характеристика PCM как системы управления температурным режимом была проведена Ксавье Жорда и другие с использованием устройств для термических испытаний, которые в первую очередь ориентированы на их применение в области силовой электроники и А. Хасан, и другие использовали метод дифференциальной сканирующей калориметрии и истории температуры для применения в качестве терморегуляторы в фотоэлектрических системах. Характеристика и ее свойства. Для характеристики ПКМ мы должны выбрать химическую стабильность, фазу, температуру плавления, скрытую теплоту плавление, размеры капсул, типы теплоносителей, гравитация и т. д. Характеристика стабильного парафина Использование эмульсий было проведено с целью оказания стратегической помощи в их выборе для хранения холодной тепловой энергии. Вэйхуань уделяет внимание конвекции, вызванной плавучестью, в расплавленном ПКМ и пустом пространстве внутри капсулы. Аналогичная характеристика PCM как системы управления температурным режимом была проведена Ксавье Жорда и другими с использованием устройств для термических испытаний, которые в первую очередь ориентированы на их
2262
применение в области силовой электроники и А. Хасан, и другие использовали метод дифференциальной сканирующей калориметрии и истории температуры для применения в качестве терморегуляторы в фотоэлектрических системах.
Доступность солнечной энергии непостоянна. Интенсивность его излучения не достигает пика ранним утром, когда большинство солнечных применений выполняется, например, в случае солнечного водонагревателя, приготовления пищи на солнечной энергии и т. д. Когда облучение на пике (во второй половине дня) устройства, работающие на солнечной энергии, обычно связаны с некоторым избытком энергии. Эта жара энергия сохраняется с помощью ПКМ и используется при отсутствии солнечного излучения или при облучении низкой интенсивности. Одним из наиболее эффективных материалов для хранения солнечной тепловой энергии является расплавленная соль. Солнечная соль поступила в продажу развернуты в параболических желобных и башенных системах. Солнечная соль — сравнительно более дешевый ПКМ с высокими эксплуатационными характеристиками и температуры. Х. Шэн Сюэ в своем эксперименте исследовал, что производительность бытовой солнечной воды нагреватель с PCM лучше, чем традиционный солнечный водонагреватель. ПКМ при применении в стене коллектора-хранилища здание, оно сохраняет тепло в дневное время и отдает тепло в помещение за счет циркуляции воздуха ночью. Это помогает в улучшение теплового комфорта в помещении в более холодных регионах или зимой. Многие исследователи считали использование PCM для повышения производительности тепловых оболочек, например, для приготовления пищи, строительства, электростанций и т. д. за счет улавливание тепловой энергии в процессе работы.
Хотя стоимость PCM в настоящее время высока, она, вероятно, снизится по мере роста рынка PCM, Однако ПКМ не расходуются во время работы, и их теплоемкость также не сильно снижается даже после длительного воздействие цикла зарядки-разрядки.
Очевидная тенденция ПКМ выделять или поглощать большое количество тепловой энергии во время фазового превращения заставляет исследователей
2263
работать над его адаптируемостью во многих приложениях солнечных тепловых систем, таких как нагрев воды, приготовление пищи, строительство ограждающих конструкций, электростанций и т. д. для повышения их производительности. PCM оказываются отличным средством для улавливать излишки солнечной энергии во второй половине дня и использовать их вечером или ночью. Это должно быть характеризуются в соответствии с требованиями приложения, и их стоимость должна отражать ценность инвестиций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Адаменко, А.А., и др. (2009). Теплоаккумулирующие материалы и устройства. Москва: Издательство МЭИ;
2. Гусев, А.И., и Френкель, С.Я. (1981). Фазовые переходы и критические явления в твердых телах. Москва: Наука;
3. Кириллин, В.А., Сычев, В.В. (1977). Техническая термодинамика. Москва: Энергоатомиздат;
4. Загорский, В.Е., Лебедев, И.Н., и Перов, С.И. (2015). Тепловые аккумуляторы с фазовым переходом: материалы и перспективы. Энергосбережение и водоподготовка, 3, 45-49;
5. Малиновский, М.М., и Попов, П.И. (2010). Применение фазопереходных материалов в солнечных тепловых установках. Энергетика и электрификация, 6, 78-83;
6. Никулин, А.И., и Петров, В.Г. (2012). Эффективность использования фазовых переходов для хранения тепловой энергии. Вестник энергетики, 4, 3238
2264
Novikov I.K., Korotkov V.K., Bulygin B.A.
Novikov I.K.
Orenburg State University (Orenburg, Russia)
Korotkov V.K.
Orenburg State University (Orenburg, Russia)
Bulygin B.A.
Orenburg State University (Orenburg, Russia)
OVERVIEW OF PHASE CHANGE MATERIALS AS ALTERNATIVES TO SOLAR ENERGY AND THERMAL ENERGY STORAGE
Abstract: this article examines recent trends in thermal energy storage using phase change materials and characterizes their thermal and other properties.
Keywords: phase transition, energy alternatives, thermal storage.
2265
