Влияние термоциклирования на выбор рабочего тела с фазовым переходом для теплоаккумуляторов систем солнечного теплоснабжения

Цель исследований - анализ характеристик известных теплоаккумулирующих материалов с фазовым переходом и изучение влияния основных эксплуатационных параметров (термоциклирование, недостаточная долговременная стабильность, фазовая сегрегация, коррозия, переохлаждение) на теплофизические и эксплуатационные свойства этих материалов. Использованы аналитические методы исследований, основанные на обобщении и анализе значительного количества эмпирической информации по теплоаккумулирующим материалам, классификации материалов по их основным свойствам и синтезу рекомендаций по практическому использованию теплоаккумулирующих материалов в системах теплоснабжения, использующих энергию солнца. Рассмотрены критерии выбора рабочего тела, использующего скрытую теплоту фазового перехода для тепловых аккумуляторов. Одним из основных, сформулированных авторами, требований к рабочему телу является сохранение теплофизических свойств (температуры плавления, скрытой теплоты плавления, а также диапазонов их изменения) при многократных фазовых переходах в процессе эксплуатации. Показано влияние числа переходов (100-1500 термоциклов) на стабильность теплофизических свойств материалов, а также представлены рекомендации по выбору термоаккумулирующих материалов для систем аккумулирования тепловой энергии в системах теплоснабжения, использующих энергию солнца. В качестве теплоаккумулирующих материалов с фазовым переходом для систем, использующих солнечную энергию и работающих с достаточно невысокими температурами (порядка 30-60ºС), могут быть использованы как органические (парафины, жирные кислоты), так и неорганические (кристаллогидраты солей) материалы. Для повышения эффективности процессов теплообмена в системах аккумулирования тепла, использующих материалы с низким коэффициентом теплопроводности (0,148-0,6 Вт/м·К), рекомендовано применять специальные технические решения: увеличение площади теплопередающих поверхностей, использование инклюзивных добавок (например, вставка пористой металлической пены и металлической матрицы в теплоаккумулирующий материал, добавление или дисперсия наночастиц) и др.

аккумулирование тепла, теплоаккумулирующие материалы, фазовые переходы, теплофизические свойства, термоциклирование, теплообмен