可再生能源丛书--热能存储技术与应用

前言
在能源利用中，绝大部分是通过热能这一形态加以利用的，或由热能转换成其他形式的能量后再加以利用的。人类社会对环境保护、节能降耗、减少污染的呼声越来越高，促进了热能存储技术的快速发展。如何用热能存储技术对不连续、不稳定的热量进行充分利用，已成为一项提高能源利用效率的重要环境友好技术。目前储热技术可用于解决废热和余热的回收利用，缓解热能供给与需求失配的矛盾。另外在太阳能的存储利用、新型储能材料的开发等领域也开始引人关注，并已取得进展。目前，储热技术在很多领域都有应用，如太阳能空调、冰储冷空调、太阳能热泵等。
本书编写的宗旨，一是突出实用性，书中介绍了大量有代表性的应用实例，并采用系统图和结构图表加以说明，以便为其推广提供实用参考；二是兼顾目前和未来发展，书中既着重介绍了现有条件下的实用技术，又介绍了今后将推广应用的先进技术，以期开阔读者的眼界，推进热能存储技术的发展；三是尽可能涉及较多的行业以及较广的技术领域，因为热能存储是跨行业的，且需要借助于众多科学分支的成果。
全书共7章，介绍了热能存储学科中的前沿技术和应用。主要包括显热存储、相变存储、化学能储、储冷方法以及相应的相变材料的性能；热能存储设备的设计；工业余热回收中的存储设备及系统；太阳能的存储及其在加热和制冷方面的应用；热能存储新技术及发展趋势。参加本书撰写的有郑州大学热能工程中心的郭茶秀副教授（第2章～第6章）和魏新利教授（第1章、第7章）。此外，编写过程中，张务军高工、王定标副教授、刘宏副教授、董其武教授、刘敏珊教授、吴金星副教授、王海峰高工、硕士生熊辉东等提供了许多宝贵的资料和意见，在此表示诚挚的谢意！同时对在本书的编写过程中给予很大帮助和提供参考资料的朋友致谢。
由于编者水平有限，书中难免有不足之处，衷心欢迎广大读者批评指正。

热能存储技术在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、工业废热和余热的回收利用以及建筑采暖和空调的节能等领域具有广阔的应用前景。本书论述了热能存储的基本原理、方法、热能存储设备的设计以及热能存储在工业余热的回收及太阳能的应用，最后还阐述了目前正在研究开发的热能存储的新技术及发展趋势。本书涉及的应用技术及范围也较广，是储能和节能技术方面一本比较有价值的书。
本书可供从事能源研究的科技人员、大专院校的师生以及工程技术人员参考。

1绪论1
11能量类型及来源1
111能量类型1
112能量来源3
12热能资源4
121燃料能源4
122太阳能6
123核能8
124地热能9
125海水热能12
13储能系统的任务与储能技术13
131储能系统任务、作用13
132储能系统要求14
133储能技术及应用14
14热能存储技术研究进展16
141显热存储技术的应用17
142化学能储热技术的研究17
143潜热储能技术的研究进展18
参考文献20
2热能存储基本原理21
21热力学基础知识21
211热力学基本概念21
212热力学第一定律31
213热力学第二定律及热效率33
214分析34
215理想气体的基本热力过程36
22传热学基础37
221热量传递的基本方式38
222传热的基本规律39
223稳定热传导41
224对流换热43
225传热计算49
226传热强化概述56
23能量平衡计算59
231能量平衡定义和原理59
232能量平衡模型60
233能量平衡的类型61
234能量的计算62
235储热装置能量平衡方程64
参考文献65
3热能存储方法及技术66
31概述66
32热能存储基本原理及评价依据66
321显热存储基本原理66
322潜热存储基本原理67
323热量储存的评价依据67
33显热存储69
331显热存储介质70
332储热水箱72
333地下含水层储热76
334固体显热储存78
34相变存储81
341相变材料的选取81
342提高相变材料传热效率的措施88
343相变材料应用89
344相变储能装置的传热分析90
35化学能储97
351催化反应97
352生成物分离反应98
36储冷技术104
361储冷技术的概念与意义104
362储冷空调系统的工作原理105
363水储冷技术106
364冰储冷技术108
365相变储冷技术112
366吸附储冷技术115
367储冷系统设计原则115
368冰储冷空调应用117
37其他储热方式120
371土壤储热120
372太阳池储热121
参考文献124
4热能存储设备设计及应用125
41热能储存受压容器设计概述125
411受压容器规范介绍126
412受压容器分类128
413受压容器的设计参数129
414热能储存受压容器设计基本方法133
42热能存储受压容器材料134
421材料力学性能134
422材料物理性能135
423材料的耐腐蚀性能136
424制造工艺性能137
425材料的经济性138
43热能存储容器的设计138
431受压容器设计理论基础138
432内压筒体的设计计算142
433封头的设计计算144
434容器的最优尺寸146
44设备支座的选用147
441卧式容器的支座148
442立式容器的支座150
45热能存储设备保温材料的选用153
46热能存储受压容器应用156
461蒸汽蓄热器156
462地下热能存储受压容器164
463预应力铸铁热能存储容器166
47非受压热能存储容器167
471非受压高温容器168
472非受压低温容器168
参考文献169
5工业余热的存储系统170
51余热资源170
511概论170
512余热的种类171
513余热的利用方式174
514余热利用技术指标176
52余热回收的换热设备178
521换热设备分类及应用178
522管壳式换热器185
523高温空气预热器191
524热管换热器193
525余热锅炉208
526其他型式的换热设备213
53热泵215
531热泵的工作原理215
532热泵的应用220
54余热回收中的能量存储228
541余热回收利用系统228
542储热换热器230
参考文献233
6太阳能的存储及应用234
61太阳能的特点及利用方式234
62太阳能的热存储235
621太阳能热存储的原理及分类235
622太阳能热存储的要求238
623太阳能的显热存储239
624太阳能的潜热存储242
625太阳能的地下热存储243
63具有储能装置的太阳能加热系统245
631具有储能装置的太阳能加热系统的结构245
632具有储能装置的太阳能加热系统的分类251
64太阳能制冷系统261
641太阳能制冷系统的种类及优点261
642太阳能吸收式制冷系统263
643太阳能吸附式制冷系统272
644太阳能蒸汽喷射式制冷系统277
645太阳能压缩式制冷系统281
65太阳能空调系统的发展与应用282
651太阳能空调系统的特点及发展282
652太阳能空调系统应用实例284
653现有太阳能空调系统存在的问题288
参考文献289
7热能存储新技术及应用290
71高温相变储热技术290
711高温相变材料291
712高温相变储热器292
713高温相变容器热分析简介293
72高温相变储冷技术295
721高温相变储冷对相变材料的要求296
722高温相变材料性能研究方法297
723相变材料的封装300
73高温水储冷空调系统308
731高温水储冷空调的基本原理308
732过冷储冷系统的循环特性310
74新型相变材料316
741定形相变材料316
742功能热流体317
743纳米复合相变储热材料318
参考文献319