Untersuchung des Wärme- und Stofftransports bei der Lösungskristallisation in einer einzelnen Wabenkammer

Liang Yinke ,  

Wang Gang ,  

Liang Yuying ,  

Zhao Yonghan ,  

Cui Jingyue ,  

摘要

Lösungskristallisationsenergiespeicherung ist eine Art der thermo-chemischen Energiespeicherung und eine Schlüsseltechnologie zur Realisierung der Kopplung von Solarenergie, industrieller Abwärme und Nachfrageseite. In dieser Arbeit wird Lithiumbromidlösung als Arbeitsstoff verwendet, ein experimentelles Systems zur Energiespeicherung durch Lösungskristallisation mit Wabengefäßstruktur aufgebaut, ein mathematisches Modell des Wärme- und Stofftransports erstellt, die Entwicklungsgesetze der Energiespeicherung durch Lösungskristallisation experimentell untersucht, numerisch der Einfluss der Wärmequelle-Temperatur und des anfänglichen Massenanteils der Lösung auf die Wärme- und Stofftransport-Eigenschaften erforscht und die Stofftransport-Péclet-Zahl eingeführt, um den inneren Mechanismus der Grenzflächenverdampfung und der inneren Diffusion zu beschreiben. Die Ergebnisse zeigen: Der Kristallisationsprozess der Lösung in einem einzelnen Wabengefäß kann in drei Phasen unterteilt werden: Lösungskonzentration, Koexistenz von Kristall und Flüssigkeit und Kristalldehydratation; wenn die Temperatur der Wärmequelle von 120 ℃ auf 140 ℃ steigt, erhöhen sich die Spitzenwerte des Wärmeflusses und des Stoffflusses von 2,465×104 W/m2 auf 3,512×104 W/m2 bzw. von 1,680 mol/(m2·s) auf 2,572 mol/(m2·s); wenn der anfängliche Massenanteil der Lösung von 53 % auf 57 % steigt, verbessert sich der Stofffluss, aber aufgrund der erhöhten Viskosität, die die Diffusion in der Flüssigphase einschränkt, sinkt der Stofftransportkoeffizient; wenn die Stofftransport-Péclet-Zahl größer als 1 ist, d.h. die Grenzflächenverdampfung stärker als die interne Diffusionskompensation in der flüssigen Phase ist, neigt Lithiumbromid dazu, sich an der Gas-Flüssig-Grenzfläche anzureichern und eine bevorzugte Kristallisation auszulösen. Diese Studie kann eine theoretische Grundlage für die Optimierung des Wärme- und Stofftransports in einer Wabenkammer zur Lösungskristallisationsenergiespeicherung bieten.

关键词

Wabenkammer; Lithiumbromid; Lösungskristallisation; Energiespeicherung

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