熔盐相变热缓冲层对槽式太阳能集热系统热力特性的影响

邢雯清; 王华; 王迪

doi:10.16056/j.2096-7705.2025.04.005

能源研究与管理 ›› 2025, Vol. 17 ›› Issue (4) : 33 -42. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2025.04.005

熔盐相变热缓冲层对槽式太阳能集热系统热力特性的影响

邢雯清, 王华, 王迪

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摘要

针对太阳辐射间歇性、不稳定性导致槽式太阳能集热系统热性能波动的问题，以采光面积15.3 m²的槽式集热系统为研究对象，采用二元硝酸熔盐(ω（KNO₃） 40%+ω（NaNO₃） 60%)作为相变材料（PCM），构建相变热缓冲层，WRY-320型导热油为传热工质，通过实验验证与数值模拟相结合的方法，探究PCM层添加及不同厚度对系统热力特性的影响。结果表明：数值模型与实验数据的均方根误差（RMSE）为0.032，验证了模拟方法的可靠性；添加PCM层可显著抑制系统温度波动，加热停止后60 min内，无PCM系统导热油平均温度降低7.5℃，而含PCM系统温度升高2.3℃，冷却阶段平均降温速率仅为无PCM系统的3/5，总储热量增加33.2 MJ，储热效率提升18.5%;PCM层厚度在2.6～32.6 mm范围内，导热油提热量与加热结束时平均油温呈“先升后降”趋势，总储热量与储热效率持续上升，其中22.6 mm厚PCM层可兼顾正常用热需求与高储热效率，综合性能最优。研究结果为槽式太阳能集热系统的储热结构优化提供了量化依据。