蓄热 蓄热原理主要有显热蓄热、潜热蓄热和化学反应热蓄热三种。 显热蓄热就是利用多余的热量对蓄热材料进行加热,使其温度升高,内能増加。需要时再通 过温差将热量从高温侧的蓄热材料释放或传递到低温侧的被加热对象,从而达到蓄热的目的。这 种蓄热方式简单,在蓄热和释放热量的过程中,蓄热材料温度连续变化,但不发生任何化学反应, 也不发生相变。欲使蓄热器具有较高的容积蓄热密度,要求蓄热材料有高的比热容和密度。应用 最多的蓄热材料是水和石块。 潜热蓄热是利用蓄热过程中蓄热材料的相变,即液体气化、固体熔化或固体升华,吸收大量 的热量贮存。需要释放蓄热量时,则进行逆向相变,即气体液化或液体固化。潜热蓄热材料称为 相变材料,其贮存能量密度高,体积小,在相变贮能过程中近似恒温。一般液·气或固-气转化时 伴随的相变潜热远大于固-液转化时的相变潜热,但前者容积变化大,应用上比较困难。实际应用 中一般采用固-液相变式蓄热
化学反应蓄热是利用物质吸收热量进行化学反应生成另外的物质,从而达到蓄热的目的。当 需要释放所蓄热量时,进行逆向化学反应,在恢复成原来物质的同时,放出热量。这种方式贮能 密度大,但技术难度大。 根据上述蓄热原理,有多种蓄热方式,下面介绍几种蓄热应用实例 1)蒸汽蓄热器 工厂生产中许多设备需要用到蒸汽,而蒸汽一般由锅炉提供。如果用汽的生产设备对蒸汽的 需用量是变化的,要求锅炉随之改变负荷,则一是不能保证同步,二是锅炉运行会因此不稳定, 且热效率下降。如果使锅炉的正常运行负荷满足需用量的瞬间最大值,即采用高额定负荷的锅炉, 当用汽下降时,将多余蒸汽排掉,显然这是不合理的
采用蒸汽蓄器则无需锅炉的正常运行负荷设定在需用量的瞬间最大值,可以取最大需用量与 最小需用量之间的一个值,如,需用量平均瞬间值。这样在采用较低额定负荷锅炉时,也既能保 证供汽系统压力稳定在要求的工作范围内,又能提高蒸汽供应系统瞬间的供汽能力。在不降低锅 炉燃烧效率的情况下,也不浪费蒸汽。 图3-3-1为一种卧式蒸汽蓄热器结构及其与锅炉并联时的蒸汽供应系统。当锅炉生产的蒸汽 量大于低压侧热用户的用汽量时,由于排汽管内压力大于蓄热器内压力,则部分蒸汽通入蓄热器 的水中以加热水,使蓄热器中的水温和压力升高,形成一定压力的饱和水,达到蓄热目的。 当低压侧热用户的用汽量大于锅炉的生产量时,蓄热器排汽管内压力下降,蓄热器内压力大 于排汽管内压力,蓄热器上部空间的蒸汽流向低压分汽缸供出。这时由于蓄热器上部空间蒸汽的 流出,压力下降,使原先的饱和状态失去平衡,导致水的沸腾蒸发流出,以补充锅炉的产汽不足, 随着水的不断蒸发流出以及水温的下降,从而放出原先蓄贮的蒸汽热量
1-低压分汽缸:2-蒸汽蓄热器:3-循环导流筒:4蒸汽喷嘴:5-排水阀 6进水阀及止回阀:7-液位计:8-锅炉:9-高压分汽缸:10,11-自动调节阀 12-压力表;13-进气止回阀截止阀:14排气截止阀止回阀:15-放空气阀 图33-1卧式蒸汽蓄热器及其与锅炉并联时的蒸汽供应系统
2)蓄热式热泵 热泵是一种从低温热源吸收热量,并向高温热源放出的装置。在这过程中当然需要消耗一部 分机械能,否则就违反了热力学第二定律。而且所消耗的机械能也转化为热量,与从低温吸收的 膨胀阀 冷凝器 蒸发器 压缩机 图3-3-2压缩式热泵系统