两级填充床蓄热器式绝热压缩空气储能系统变工况特性研究

利用压缩机和透平的变工况模型及填充床蓄热器的非稳态模型,对两级填充床蓄热器式绝热压缩空气储能系统一次完整的充放电循环过程进行模拟,分析系统的热力学性能和各个部件的变工况特性.结果表明,系统的充放电效率可达62.4％.储能时,受洞穴内压力变化影响,两级压缩机压比、效率不断改变,从而引起下游填充床蓄热器进口温度变化;释能时...     

扰流参数和非均匀颗粒结构参数对填充床相变蓄热器蓄热特性的影响

以填充床式相变蓄热器作为研究对象,将60%NaNO₃和40%KNO₃混合而成的二元硝酸盐作为传热流体,将59.98%MgCl₂、20.42%KCl、19.6%NaCl混合熔盐作为相变材料,建立无需对每个封装颗粒网格离散化的多孔介质局部非热平衡模型。通过数值计算对填充床式相变蓄热器的蓄热性能进行研究,分析了扰流参数以及颗粒结构参数等对蓄热器蓄热性能的影响。为提升蓄热器的蓄热性能,采用非均匀颗粒直径分布,并与等颗粒直径进行比较。结果表明：与填充0.025 m和0.015 m的等颗粒直径相比,蓄热器上端填充0.025 m和下端填充0.015 m的非均匀颗粒直径分布的相变材料完全融化时间分别缩短了3.81%和1.90%。     

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。     

新型相同钠离子混合熔盐相图预测及物性测量

为了提高第三代聚光式太阳能热发电技术的效率,降低系统的运行成本,需要开发出具有更高使用温度的新型高温储热/蓄热材料.本文基于相同阳离子的原则,选取3种相同钠离子熔盐NaNO3、NaCl、Na2CO3作为基盐,借助相图原理指导混合熔盐的配制,通过FactSage软件对NaNO3-NaCl-Na2CO3三元体系进行相图热力...     

熔盐槽式集热回路夜间热损失特性研究

为研究以熔盐作为传热介质的槽式光热电站集热回路夜间低速循环工况的热损失特性,首先利用辐射热网络法和传热热阻原理建立集热管稳态传热模型,通过与典型实验数据对比,验证该模型的适用性和准确性.在此基础上,考察在夜间熔盐低速循环工况下,集热回路长度、环境温度、风速、熔盐流速、熔盐入口温度、集热管真空度等因素对集热回路热损失的影...     

熔盐与过冷沸腾水传热特性实验研究

为研究熔盐蒸汽发生器的传热特性,以Solar Salt二元硝酸盐为工质,对熔盐与过冷沸腾水在蒸汽发生器中的传热规律进行实验研究.实验结果表明:熔盐传热系数随着水侧与熔盐的质量流速的增大而增大,随着水侧压力的升高而减小;当水侧在过冷水状态时,熔盐传热系数随着熔盐入口温度的升高而增大;当水侧在过冷沸腾状态时,熔盐传热系数随...     

大直径冷熔盐储罐温度场及应力场的研究

随着国家对新能源技术的大力扶持及此类技术的大规模应用,对于太阳能热发电站中持久储热钢制储罐的安全性能的研究具有重要意义。依托青海省某塔式熔盐太阳能热发电项目中25 m直径的冷熔盐储罐,采用ANSYS软件的平面实体轴对称单元建立储罐有限元模型,对储罐进行温度场及应力场分析。储罐热力耦合的计算采用热-结构顺序耦合分析方法,此方法可精确得出熔盐储罐罐顶、罐壁及罐底热变形和热应力的分布规律,对后续大直径冷熔盐储罐的设计和施工具有一定的指导意义。     

两级填充床式压缩空气储能系统充放电行为研究

基于两级填充床式压缩空气储能系统运行原理,建立了压缩机、透平、填充床蓄热器及储气洞穴的非稳态分析模型,对两级填充床式压缩空气储能系统充放电行为进行了模拟,分析了系统在给定充电功率下的整体热力学性能和各部件的运行特性。结果表明：相比于完整充放电循环,在给定的充电功率下系统的充放电效率仅为54.33%,下降了约8.07%;受到储能功率的影响,压缩机的效率变化范围较大,仅有77.13%的电能转化为压缩空气的内能,而高/低压透平因为进口处空气温度逐渐降低而偏离设计工况导致效率下降;压缩机和透平的火用损之和占总火用损的81.51%。     

塔式太阳能熔盐吸热器运行特性与策略优化

该文研究太阳光照条件、环境温度、风速、风向等因素对塔式太阳能热发电熔盐吸热器整体热效率和散热损失的影响规律,讨论吸热器的运行策略及其对系统效率的影响.吸热器的运行受风速和入射能量的影响较大,受风向和环境温度的影响较小.额定出口温度模式下,当风速超过7m/s时,对流散热损失超过辐射散热损失.风速对吸热器局部对流散热损失的...     

管束式相变蓄热器的蓄放热性能分析北大核心CSCD

建立多排管束式相变储热单元模型,数值模拟了方腔中不同管子数量、不同排列方式以及不同管壁温度对相变储热单元蓄放热性能的影响。结果表明,在保持填充PCM数量不变及其他相同约束条件下,随着管子数量增加即排列方式改变时,可以增强自然对流作用,增大圆管与周围流体传热面积,而且其对应的液相曲线初期几乎呈线性变化,随着管子数量的增加,曲线斜率逐渐增大。表明排列方式的改变可以加快PCM熔化和凝固过程,大大提高其蓄放热性能。此外管壁温度对蓄放热性能也存在重要影响,但随着管壁温度的升高,影响逐渐减弱。     

熔盐横向冲刷过冷沸腾水传热特性实验研究

熔盐-汽水换热器性能直接影响塔式太阳能热电站的发电效率,以太阳盐为工质,实验研究了熔盐横掠冲刷管内过冷沸腾水传热特性,工况参数为：熔盐质量流速504～594 kg/(m²·s),熔盐温度350～560℃;管侧质量流速135～226 kg/(m²·s),入口温度260℃,热流密度65～465 k W/m²。研究影响熔盐换热器传热,特性的关键参数与次要参数,其中熔盐温度及水侧压力对传热特性影响较大。最后,将实验数据与文献中的关联式进行了对比分析。     

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。     

高熔点熔盐管内传热性能实验分析

搭建试验台研究高熔点熔盐在水平圆管的紊流传热特性,并分析圆管内局部传热规律。该试验雷诺数范围在(1.0～3.6)×10⁴之间,普朗克数在4.75～8.00之间,根据实验数据并参考经典实验关联式,采用多元线性拟合熔盐平均传热努塞尔数实验关联式,其最大拟合误差为±10%;并将实验值与经典圆管紊流传热关联式以及低熔点熔盐传热实验关联式的计算值比较。结果表明:在工程允许范围内,部分经典对流传热关联式可描述熔盐管内传热特性;而低熔点熔盐传热实验关联式不适用于高熔点熔盐传热特性。     

塔式太阳能集热器HTF温度均化特性研究及评价

以太阳能发电站中集热器中的传热介质(HTF)为研究对象,并对其进行量化评价.采用数值模拟的方法研究3种介质在集热器内的流动和传热特性,流体介质假定为各向同性的均匀介质,液相处于局部热平衡状态,对集热管的轴向切平面和周向截面的温度分布进行分析和定量评价.结果表明,液态钠作为塔式太阳能集热管的传热介质时管壁及管内的温度分布...     

熔盐储罐预热过程优化研究

基于CFD方法研究阶梯式预热过程中熔盐储罐温度分布和热应力分布,并分析温度端差和预热气体入口流量等参数对预热时间和罐体最大热应力的影响。结果表明：温度端差和质量流量各增加1倍时,预热时间分别缩短78.1%和61.5%,温度端差比质量流量对熔盐储罐预热过程的影响更显著。     

低熔点多元混合熔盐的制备及其性能研究

为了获得聚光型太阳能热发电用的更低熔点熔融盐储热传热材料,采用材料掺杂改性方法,在Li NO3-KNO3-Ca(NO3)2三元低熔点共晶混合盐中加入Na Cl,制备了Li NO3-KNO3-Ca(NO3)2-Na Cl新混合熔盐。对新混合熔盐分别进行了DSC熔点测定、TG动态热稳定测定、48 h静态热稳定测试和熔盐液态密度测定。DSC实验结果表明,新混合熔盐的熔点为109.3℃,比原三元混合熔盐的熔点(117.2℃)降低了7.9℃,对应的相变潜热为48.6 J/g;TG动态热稳定和静态热稳定实验表明,新混合熔盐的热稳定温度为500℃,比原三元混合熔盐的热稳定温度(450℃)高50℃;液态密度实验发现,该混合熔盐在180~500℃时的液态密度为1.7~1.9g/cm3。     

换热工质参数对熔盐蒸汽发生系统性能的影响研究

蒸汽发生系统(steam generation system,SGS)是塔式太阳能热发电站的重要组成部分。采用仿真模拟软件Thermoflex对塔式太阳能热发电站的熔盐SGS进行了建模,并基于实际工程数据验证了所搭建模型的准确性。以此为基础,仿真研究了熔盐SGS的换热工质参数(给水温度、主蒸汽温度、主蒸汽压力)对熔盐SGS性能的影响,其中,水侧温度和压力的变化对熔盐侧参数(熔盐流量、熔盐SGS出口的熔盐温度)和换热设备的换热功率均存在较大影响。研究得到的不同换热工质参数对熔盐SGS性能和整个塔式太阳能热发电站的影响规律可为熔盐SGS的设计提供理论依据。     

太阳能热发电站熔盐阀门的选型分析

熔盐阀门作为太阳能热发电站的重要控制设备,对电站的稳定、可靠运行发挥着重要作用。熔盐的低温凝固及高温强氧化等特性,对阀门及其部件的选型提出了特殊要求。从熔盐阀门开关阀的型式、熔盐阀门材质、密封填料、密封用垫片、密封面等方面对太阳能热发电站熔盐阀门进行了选型分析,并对太阳能热发电站熔盐阀门的选型原则进行了总结。     

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。     

太阳能热发电站熔盐储罐首次充盐策略研究

通过计算流体动力学(CFD)模拟计算分析某实际工程设计阶段的充盐策略参数,对储罐内熔盐温度和储罐壁面温度的影响,通过分析模拟结果后确定在项目具体实施阶段采用预热系统及电加热器系统配合的充盐策略.通过将此充盐策略用于实际商业项目第1次充盐过程,效果良好,储罐整体温度较为均匀,同时也发现在第1次充盐过程中储罐基础存在较为明...