梯级相变蓄热装置蓄放热性能模拟研究

文章设计了包含多种蓄热材料的梯级相变蓄热装置,建立了该装置蓄放热过程的数学模型,模拟并对比了单级、梯级相变蓄热装置在相同工况下的蓄热量、有效能利用率、液相率、传热热流密度等性能的差异。在相同工况下,与单级硬脂酸相变蓄热装置相比,梯级相变蓄热装置的蓄热量提高16.9%,有效能利用率提高10.1%,蓄热/放热平均热流密度分别提高97.6%,64.9%,蓄热/放热用时分别缩短50.5%和39.2%。梯级相变蓄热装置的蓄热用时随传热流体进口流速的增加呈现先下降后上升的趋势。梯级相变蓄热装置的蓄热用时长短受传热流体进口流速工况的影响。     

岩石填充床蓄热性能试验研究

储能系统可以有效地提高能源利用率,是解决能量供需不平衡以及可再生能源不稳定问题的重要方式,近些年来已经成为国内外的研究热点。填充床是热能存储的主要形式之一,它是一个充满填充材料的热量存储装置,岩石和鹅卵石是最常用、最可靠的填充材料。文章分析了以高压空气作为传热流体的岩石填充床的蓄热特性,讨论和研究了不同试验参数对蓄热效率的影响。结果表明,岩石填充床的蓄热效率随空气压力的升高而降低,随空气质量流量的增大而增大,因而在较大的空气质量流量和较低的空气压力条件下可以得到较高的蓄热效率。     

球状蓄热体蓄放热性能的数值分析与实验

采用二维导热微分方程描述球状蓄热体区域,根据数值计算理论及相变储能理论,对二维球状蓄热体的蓄放热过程进行了模拟计算和实验。采用分段线性拟合的方法模拟相变材料复杂的比热-温度关系,配合编程及求解方便的热容法求解相变导热问题,得到了二维球状蓄热体的蓄放热性能曲线。通过实验验证,数值计算结果和实验结果具有较好的一致性。     

中温相变蓄热装置蓄放热性能的数值分析与实验研究

以所研制的相变温度为76℃的相变蓄热装置为研究对象,通过数值模拟和实验研究,对该相变蓄热装置的蓄、放热性能进行了模拟分析与实验验证。研究结果表明:所研究的相变温度为76℃的中温相变蓄热装置具有良好的蓄、放热性能,为在太阳能利用、工业废热利用以及暖通空调蓄热等领域的工程应用提供了可能。     

混合式填充床熔盐蓄热系统热性能分析

基于混合扩散中心对称(D-C)模型,考虑自然对流现象对液态相变材料(PCM)导热性能的影响,建立填充床蓄热系统的热力学模型,开发数值计算程序并通过文献实验数据对其进行验证。研究混合式填充床熔盐蓄热系统在工程规模下蓄、放热过程的循环热特性;从温度分布和填充床热装载率分布的角度评价蓄热系统的热力性能;并研究填充床结构对蓄热系统放热时间和系统容量因子的影响规律。结果表明随着总相变填充比例的增加,系统容量因子呈先增大后减小的趋势,系统放热时长则一直增加,且增幅逐渐减小;在一定的总相变填充比例下,存在最优的高、低温相变填充层体积比使系统的放热时长和容量因子达到最大值。     

相变蓄热单元蓄/放热过程的数值模拟研究

建立同心套管相变蓄热单元的二维模型,并与文献对比验证,完成网格无关性和时间步长独立性验证后,数值模拟分析模型结构和流体入口速度对蓄热特性的影响,探究导热系数和相变材料的熔点对放热特性的影响。研究结果表明:采用波节管代替光管可优化蓄热单元的蓄热特性,且3#波节管的换热性能最优,相比于光管,蓄热时间可缩短39%;其他条件不变时,增加传热流体(heat transfer fluid,HTF)的导热系数,蓄热单元的放热效率先增后降,存在最佳值;当相变材料(phase change materials,PCM)的导热系数大于HTF时,继续增加PCM的导热系数会使放热效率下降;随着PCM熔点的增加,有效放热时间先增后减,在熔点为603 K时,放热效率达到最大值0.82。     

金属基与熔融盐复合蓄热材料的制备与性能研究

采用一定的制备工艺将金属基(泡沫镍)与K2CO3,Li2CO3,Na2CO3,LiOH和NaOH等熔融盐在一定温度下进行复合,得到一种新型复合蓄热材料。用扫描电镜,X-射线以及差热-差重分析等手段对复合蓄热材料的结构与性能进行研究,测试结果表明该复合蓄热材料达到了预期的结果;进一步讨论了复合时间和复合材料中熔融盐含有率关系以及复合温度和蓄热密度之间的关系。     

太阳能高温蓄热熔融盐优选的实验研究

为满足聚光太阳能热发电和高温太阳能热化学中对高温的要求,选择了应用在太阳能传热蓄热系统中的具有使用范围广,性质稳定的氯化钠、氯化镁和氯化钾的混合盐,配置了36种不同配比的混合氯化熔盐,采用差示扫描量热仪(DSC)测定了不同配比熔盐的熔点,结果表明:36种混合熔盐的熔点集中在36种混合盐的熔点都分布在400℃和460℃附近;在此基础上测定了熔点在400℃附近的11种不同配比熔盐的比热,并进行了蓄热成本分析,结果表明,当氯化镁、氯化钠和氯化钾的质量比为2:7:1时,蓄热成本最低,是最佳的传热蓄热介质.最后采用最小二乘法得到了这种混合盐在熔融状态下比热与温度的回规方程.     

单罐中纳米熔盐蓄放热性能研究

为获得纳米熔盐在布置有浸没式换热器的单罐系统中的释热规律,该文在四元混合硝酸盐中加入SiO2纳米粒子,并采用实验的方式分析添加纳米粒子后对单罐系统蓄、放热性能的影响.结果表明,纳米粒子的加入可提高熔盐的流动性,蓄热过程中熔盐罐内温度达到均匀一致所需时间缩短了17.9％;释热过程中推迟了换热器附近盐温的下降速度,并强化了...     

分区蓄热水箱应用于太阳能热泵中的蓄放热分析

针对冬季太阳能辐射弱且不稳定的特点,提出一种应用于太阳能热泵的分区蓄热水箱,以水泵驱动蓄热水箱循环区与蓄热区的热量传递,并运用热力学原理对水箱循环区与蓄热区的运行状况进行模拟,分析了水箱两区在不同水泵体积流量下的逐时温度变化并与整体式水箱进行对比。结果表明,分区蓄热水箱克服了整体式水箱的热惰性,启动灵活,能在较短时间内达到热泵运行的理想温度,显著提高了系统的性能。     

相变蓄热式集热器蓄放热数值与实验分析

对一种相变蓄热式太阳集热器的蓄放热过程进行CFD软件数值模拟和实验测试。该集热器由全玻璃真空集热管、相变蓄热单元和U型换热器组成。选用相变温度在330~400 K的3种适合于太阳集热器的复合相变材料石蜡、Ba(OH)_2·8H_2O和赤藻糖醇,在蓄热式集热器中进行蓄放热性能测试。研究表明,填充Ba(OH)_2·8H_2O的蓄热式集热器在总蓄热量、材料内部温度均匀性等蓄放热方面性能优越。实验结果对蓄热式集热器的设计具有参考价值。     

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%。     

熔融盐斜温层蓄热的热特性研究

对熔融盐高温斜温层蓄热过程进行较深入的理论与实验研究,建立熔融盐单相流体斜温层蓄热的瞬态热分析模型,模型考虑熔融盐的变物性。利用Fluent软件,通过求解N-S方程与能量方程,对熔融盐单相流体斜温层蓄热罐在各工况条件下的传热蓄热过程进行数值模拟。研究时间进程、初始条件以及结构尺寸等对蓄热性能的影响。结果表明:斜温层的厚度随时间的推移而增加,达到一定厚度后增加量趋缓;流体进口流速、长径比等是影响有效蓄热容量的主要因素,当进口速度为0.001m/s级、长径比为2∶1时,将减少斜温层厚度。     

圆柱形相变蓄热器蓄/放热性能实验研究

设计并搭建了以太阳能为热源的圆柱形蓄热器实验台,将封装了相变材料(PCM)的蓄热球体放置在蓄热器中,测量蓄热器进出口和蓄热器内第一～七层的热媒(HTF)温度,对所测温度和流最进行数据采集.分析HTF的进口温度和流量变化对蓄热器热性能的影响.结果表明,随着HTF的进口温度的提高,完成蓄热所需的时间不断减少,蓄热效率得到提高,流速的增加对蓄热的影响不大.初步掌握热媒的流动特性对相变蓄热装置蓄放热过程的影响,为蓄热器的工程应用设计、评价提供参考依据.     

高温熔融盐蓄热系统的若干工程问题

高温熔盐蓄热单元对平衡太阳能热发电过程中的能量供求和延长日落后的发电时间有着不可替代的作用,并已经成为现代太阳能热发电站中的一个不可或缺的子系统。本文作者结合所在重点实验室的850℃的二元碳酸优态盐高温熔盐蓄热实验系统的安装与操作经验,讨论了高温熔融盐蓄热系统中常见的一些工程问题,包括熔盐输送管道的连接、熔盐回路的预防凝固和加热保温、熔盐的充装与排放、熔盐长轴泵、事故工况的研究和预防等。     

完全使用熔融盐蓄热的太阳能发电站已经建成

意大利国家电力集团近日在西西里岛举行阿基米德太阳能光热发电站落成典礼．这标志着意大利建成了世界首个完全使用熔融盐蓄热的太阳能发电站。     

固体蓄热器填充床容积蓄热率的分析与研究

以空气作为热媒介质、不规则耐高温蓄热体作为蓄热材料的固体蓄热器填充床为研究对象,建立填充床容积蓄热率的计算数学模型,通过数值计算的方法,分析蓄热材料的当量直径d_e、空气质量流速G、空气进口温度T_(1,0)、填充床长径比l/D以及蓄热材料的种类对填充床容积蓄热率的影响,得到相应的变化规律曲线并通过实验方法进行验证,为进一步分析填充床蓄热性能随时间与空间的变化规律提供依据。     

带中间通道的蓄热体结构设计及放热性能研究

固体蓄热技术将非峰值电能转化为热能,对消纳电网富余电能、平衡峰谷负荷以及减少环境污染具有积极意义。针对现有固体蓄热装置取热不均问题,提出一种新型结构蓄热体,在通风孔道内设计中间通道。利用Fluent建立蓄热体数值模型,研究了新型结构蓄热体放热时的温度分布和通风孔道内的流速分布,并与无中间连通结构蓄热体进行了对比分析。研究表明：中间连通结构提高了换热效率,减轻了热堆积现象;新型结构蓄热体相比于无中间连通结构,放热过程中平均温度下降37～68℃,最高降幅22.8%,最大温差下降27～60℃,最高降幅48.2%;中间连通结构使通风孔道中心处流速相对标准偏差下降45.4%,提高了流场均匀度;沿竖直方向的中间连通结构使蓄热体竖直方向温度分布更均匀,且未对水平方向的温度均匀性造成恶化影响。     

压缩空气填充床储能系统性能研究

对压缩空气储能(CAES)系统中填充床的显热储热性能进行研究,揭示填充材料、填充方式、进口压力、孔隙率对储热性能的影响规律。结果表明:填充材料为钢时储热效率最大;进口压力增加,储热效率增加,当增加到某一值时继续增加压力对储热效率的影响很小,但储热时间会增加;3种材料分层填充方式的储热效率较填充材料为单一砂石或滑石时的储热效率高。