傳統(tǒng)化石能源帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯，因此可再生能源得到了越來(lái)越多的關(guān)注，太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等可再生能源正在加速布局。令狐友強(qiáng)等人通過(guò)研究表明，吸附儲(chǔ)熱是一種有著較高儲(chǔ)熱密度和較低熱損失的儲(chǔ)熱方式。沸石-液態(tài)水吸附儲(chǔ)熱系統(tǒng)以沸石顆粒作為儲(chǔ)熱介質(zhì)，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、換熱性能好和儲(chǔ)熱密度大等優(yōu)點(diǎn)。利用FLUENT建立了反應(yīng)器二維軸對(duì)稱(chēng)對(duì)流換熱模型，分析了進(jìn)水流速、反應(yīng)器高徑比和顆粒粒徑對(duì)系統(tǒng)釋熱過(guò)程出口水溫的影響。研究表明，在計(jì)算條件下，該系統(tǒng)能夠獲得最大70℃的溫升幅度，且進(jìn)口流速越小，溫升幅度越大；高徑比越大溫升幅度越大，當(dāng)高徑比1.5時(shí)，溫升不再隨高徑比的增加而增大；此外，粒徑越小，反應(yīng)速率和溫升幅度越大，也越有利于沸石與水的充分反應(yīng)。

一、背景闡述

熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)通過(guò)可逆的化學(xué)反應(yīng)來(lái)存儲(chǔ)和釋放熱能，其儲(chǔ)熱密度遠(yuǎn)高于顯熱儲(chǔ)熱和相變熱儲(chǔ)熱，不僅可以對(duì)熱能進(jìn)行長(zhǎng)期儲(chǔ)存且?guī)缀鯚o(wú)熱量損失，還可以實(shí)現(xiàn)冷熱的復(fù)合儲(chǔ)存，因而在余熱/廢熱回收及太陽(yáng)能利用等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。

以天然沸石等多孔材料為基礎(chǔ)的水合鹽復(fù)合材料，具有一定的儲(chǔ)釋熱特性，其具有一定的優(yōu)勢(shì)。與固-氣吸附儲(chǔ)熱相比，固-液吸附儲(chǔ)熱在儲(chǔ)釋熱過(guò)程中流體與固體的換熱系數(shù)更高，儲(chǔ)熱裝置的換熱效果更好，且同等條件下固液吸附的飽和吸附量大于固氣吸附，儲(chǔ)熱密度更高。另外，固-液吸附無(wú)需加濕器，儲(chǔ)熱裝置相對(duì)簡(jiǎn)單。因此，固-液吸附儲(chǔ)熱可解決固-氣儲(chǔ)熱換熱效果較差，儲(chǔ)熱密度較低的問(wèn)題。

二、模型驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)濕空氣吸附過(guò)程建模來(lái)進(jìn)行模型驗(yàn)證。高瑞恒通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了圓柱形反應(yīng)器內(nèi)的濕空氣吸附儲(chǔ)釋熱過(guò)程，在反應(yīng)器內(nèi)布置了多個(gè)測(cè)點(diǎn)，得到了溫度變化曲線(xiàn)。可以看出，數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果變化趨勢(shì)保持一致，最大相對(duì)誤差為 12%，在考慮人為誤差、模型誤差以及實(shí)驗(yàn)條件等因素影響下，認(rèn)為相對(duì)誤差在可接受范圍內(nèi)。因此，該模型可以用于分析和預(yù)測(cè)沸石-水吸附儲(chǔ)熱系統(tǒng)溫度變化及其演變規(guī)律。

進(jìn)口流速是沸石-水吸附儲(chǔ)熱系統(tǒng)溫度輸出特性的重要影響因素之一，研究表明，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)口流速的大小可以獲得不同的出口水溫，以及不同的溫升幅度。釋熱過(guò)程進(jìn)口流速越小，出口水溫越高，溫升幅度越大，達(dá)到最高出水溫度的用時(shí)也越長(zhǎng)。不同粒徑大小的沸石-水系統(tǒng)反應(yīng)速率顯著不同，從而影響系統(tǒng)的出水溫度。粒徑越小，反應(yīng)速率越大，溫升速率大，溫升幅度高，也越有利于沸石與水反應(yīng)的進(jìn)行。