一种新型单罐多层填充床蓄热器蓄热性能研究

针对单罐熔盐填充床蓄热器中斜温层影响蓄热性能的问题,以控制斜温层厚度扩展进而提高蓄热性能为研究目标,建立蓄热器二维、瞬态、轴对称流动传热数值模型。基于此模型,研究填料比热容和导热率关键热物性参数对斜温层扩展与蓄热性能的影响规律,并对比5种典型填料的斜温层扩展与各项蓄热性能。在此基础上,提出一种可控制斜温层厚度扩展的新型多层填充床蓄热器设计方法。与传统单层石英岩蓄热器相比,利用该方法设计的一种石英岩-铸铁-高温混凝土三层蓄热器可在放热效率仅降低0.64%的情况下,使有效蓄热量提高27.09%。     

固体蓄热器蓄热过程分析与优化研究

固体蓄热器无论作为热电联产机组(CHP)的配置系统还是作为清洁电力的消纳系统都起到一定的"削峰填谷"作用。为了提高固体蓄热器的蓄热效率及蓄热容量,首先对工程常用蓄热体结构的蓄热过程提出了一种热物理参数非定值分析方法,并通过实验验证了该数值分析方法的可靠性。对现有蓄热体结构提出截面和功率分布的优化方式,通过建立数值分析方法对优化前后蓄热体结构进行蓄热性能比较,得出截面优化方式和功率分布优化方式在10 h时刻的最高温度分别降低了3.6%和4.0%,在600℃目标温度下的蓄热容量分别提高了5.0%和6.5%。结合截面优化和功率分布优化的特点进而提出复合优化方式,该优化方式具有横、纵两个方向的优化效果,与无优化结构的蓄热体相比,在10 h时刻的最高温度降低率和600℃目标温度下的蓄热容量提高率分别为7.2%和11.0%。     

新型平底型相变蓄热器蓄热性能的数值模拟北大核心CSCD

为了解决相变材料低热导率所引起的换热效果差的问题,向相变材料中添加高导热的金属泡沫材料以加速固液相变过程、提升整体蓄热效率。然而,浮升力导致高温流体堆积在蓄热单元顶部,蓄热单元底部的相变材料较难熔化。为了改善底部难熔的现象,本工作在控制相变材料容积不变的前提下,以一定的比例切除蓄热单元底部,形成新型平底型相变蓄热器。通过数值模拟的方法,对蓄热单元熔化过程中的熔化率、蓄热量、熔化相界面、速度分布和温度分布进行分析。结果表明,新型平底型相变蓄热器能够有效减少底部难熔区域,从而提高蓄热器整体的蓄热效率。其中底部横切比为0.7时,完全熔化时间最短,比圆管缩短了18.12%。通过模拟结果的对比分析可以发现,去除底部相变材料减小了热源到蓄热器底部(难熔区)的距离,增强了熔化末期底部难熔区域的换热。在熔化末期,横切比为0.7的蓄热单元,在相界面处的流速比圆管的提高了2.10倍。说明底部横切强化了熔化末期蓄热单元底部的传热,减小了蓄热单元底部的低温区域,从而推动了整体的熔化进程。     

新型蓄热体结构蓄热过程分析北大核心CSCD

为提高工程实际应用中固体蓄热器蓄热体的蓄热能力,以碱性耐火材料MgO砖作为蓄热介质,设计一种新型蓄热体结构,基于物理参数非定值的热分析方法,对新型蓄热体结构的蓄热性能及温度分布情况进行分析。结果表明:目标蓄热时间下,传统蓄热体温度分布梯度较大,温度分布以蓄热体中心点为核心呈面性递减,整体温差值为227.0 K,新型蓄热体温度分布以横向轴线呈线性递减,整体温差值为107.8 K,较传统蓄热体整体温差值减小119.2 K,监测点温度偏差率降低5.7%;目标蓄热时间下,传统蓄热体网格节点温度在设计蓄热温度873 K温度段占比仅为8.7%,而在高温段占比达到70.1%,整体温度分布不均,新型蓄热体网格节点温度在设计蓄热温度873 K温度段占比达60.4%,未形成明显高温段,整体温度分布更优;目标蓄热温度下,新型蓄热体结构的实际蓄热容量达到理论蓄热容量的96%,较传统蓄热体提升16%,同时相同蓄热容量下体积仅有传统蓄热体的83%,能有效提高蓄热体蓄热能力,相应降低蓄热成本,有利于市场推广。     

带相变蓄热小型热泵冷凝热回收性能实验研究

通过实验初步研究了采用光管螺旋相变蓄热器替代传统水蓄热器的小型家用热泵冷凝热回收系统的性能,对相变蓄热和水蓄热的冷凝热回收过程进行了对比实验,分析并得到了两类冷凝热回收系统的性能参数及综合能效系数。实验数据表明:与水蓄热系统相比,光管螺旋相变蓄热器体积减小,并且系统运行较传统水蓄热工况下更加平稳,但存在传热效果较差、热回收率低的缺点,回收率仅为15%,系统综合能效系数2.9。可知,相变蓄热器的内部结构对系统综合能效系数影响很大。     

套管式相变蓄热器强化传热研究

蓄热技术可有效解决热能供给与需求在时间和强度上不匹配的矛盾,提高能源利用率。针对蓄热器换热效率低和蓄热器内部温度分布不均匀等问题,结合套管式和多管式蓄热器的换热特性,开发出高效蓄热换热器。研究结果表明,通过添加翅片使相变材料融化过程节省时间66.67%;增加翅片长度能够改善相变材料凝固过程中相变"死区"对整体放热时间的影响,使凝固过程节省时间73%。     

高温相变蓄热技术的研究进展

蓄热技术不仅能缓解环境污染和能源浪费的问题,还可以解决热能供给与需求失的矛盾.文中对高温相变蓄热技术的应用和研究现状做了一个综述,从蓄热材料的选择、蓄热器的数值模拟和数学建模、系统研究三个方面对高温相变蓄热技术的研究进展热点以及现状进行了总结.尤其对高温相变蓄热技术在太阳能热发电中的应用现状,并对高温相变蓄热技术在太阳能热发电中的应用进行了分析和展望.     

移动式相变蓄热系统数值模拟与优化

以移动式相变蓄热系统为研究对象,通过Fluent软件对其蓄热器进行仿真模拟,分析相变材料蓄热和放热过程中蓄热器内部温度场、固液界面和液相体积比例随时间的变化过程,并对其进行优化。结果表明:相变材料熔化蓄热过程中系统上部分速度快,呈"梨形"结构,但系统内两侧以及底部蓄热过程中存在"死区";通过改变管径大小及数量和添加翅片的方法可提高蓄热系统的换热效率,破除蓄热瓶颈,为移动式蓄热技术和余热利用的研究提供理论依据。     

直接接触式/间接接触式加肋蓄热器性能比较研究

将直接接触式加肋蓄热器应用于移动蓄热系统,结合蓄热材料赤藻糖醇的特点设计便于运输的水平圆柱状直接接触式蓄热器。通过观察材料熔化凝固趋势、测量测点温度的方法研究蓄热器的充放热性能,并与间接接触式加肋蓄热器进行比较,结果表明:直接接触式蓄热器充热过程材料由上部向下部熔化,放热过程材料由上部和下部向中间凝固;增加导热油流量可以缩短蓄热器充放热时间;蓄热材料的熔化凝固趋势与进油管的位置有关。直接接触式蓄热器与间接接触式加肋蓄热器相比,具有更高的充放热速率、热利用率以及更低的运输成本,在移动蓄热系统中应优先考虑。     

组合式高温相变蓄热器蓄热过程的数值模拟

通过对相同管径蓄热管组成的高温相变蓄热器蓄热过程进行模拟,得到了蓄热过程中相变材料(PCM)温度和液相率随时间的变化曲线以及不同时刻液相率的分布云图。针对温度曲线和云图所显示的问题,在保证蓄热量的前提下,提出了蓄热管组合式排布的设计方案,并对其蓄热性能进行了模拟。研究结果表明,采用所提出的组合式方案有效地减少了蓄热时间,降低了"死区"对蓄热器蓄热性能的影响,使PCM的液相率分布更加均匀,可为用于太阳能热发电的高温相变蓄热器的优化设计提供理论依据。