环形翅片对用于太阳能光热电站的相变储热罐蓄热性能的影响

传热翅片可用于改善相变类材料(PCM)储热罐的运行性能。基于COMSOL软件,初步评估了环形翅片参数(翅片长度、厚度及倾斜角度)对双套管式相变储热罐蓄热性能的影响。结果表明：随着翅片长度从1.0 m增加到1.2 m,相变熔盐的总熔化时间从8 h缩短到5 h;当翅片厚度从40 mm增加到60 mm时,相变熔盐的总熔化时间从10 h缩短至6 h左右,平均蓄热速率从1.3×10⁸ k J/h增加到14.8×10⁸ k J/h;当翅片角度为–15°时,储热罐内PCM的总熔化时间最短,平均蓄热速率最大,为14.3×10⁸ k J/h,对于本文双套管式PCM储热罐,最佳倾斜角度为–15°。研究结果可为用于太阳能光热电站的双套管式相变储热罐的设计提供依据。     

传热介质参数对相变胶囊储热罐蓄热性能与力学性能的影响分析

基于流固耦合方法,探究了不同传热介质（HTF）参数对填充球形相变材料（PCM）胶囊的单罐储热（TES）系统蓄热性能和力学性能的影响。结果表明：随着HTF进口流速从0.0007m/s增大到0.0009m/s,TES罐的蓄热总量没有显著变化,但其平均蓄热功率从5.33MW增大至6.79MW,且钢壁的最大机械应力减小;随着初始冷HTF温度从610K降至530 K,TES罐的蓄热总量增大,平均蓄热功率从5.29 MW增至6.81 MW,但钢壁最大机械应力也增加;当初始热HTF温度从730 K上升到810 K,TES罐的蓄热总量显著提高,且平均蓄热功率由3.81 MW增大到7.97 MW,但钢壁的最大机械应力也增至159.6 MPa。因此,为了优化PCM胶囊TES罐的蓄热性能,除了适当提高HTF进口流速外,应在保证TES罐钢壁结构安全的条件下,适当降低初始冷HTF温度或提高初始热HTF温度。     

基于正交试验的级联相变蓄热装置相变材料高度的优化

级联潜热蓄热技术是平衡可再生能源利用与供需差距的一种有效技术,提高级联相变蓄热系统的蓄热特性具有重要意义。为研究不同相变材料高度对级联相变蓄热装置蓄热量和(火用)效率的影响,采用三元二次回归正交试验结合数值模拟的方法,建立可靠且不失拟的回归方程对每层相变材料高度进行了优化。试验结果表明：每层相变材料高度对蓄热量和(火用)效率会产生较明显的影响,并且每层高度的交互作用也会对蓄热量和(火用)效率产生一定的影响,回归方程满足回归试验的显著性检验以及失拟性检验。通过回归方程得出在3600s时间段内蓄热量最大时的4层相变材料的最佳高度比为1:3:4:4,最大蓄热量为27.02MJ,在此时间段内(火用)效率最大时的4层相变材料最佳高度比为4:3:4:1,(火用)效率最大为71.26%。运用此方法可以建立任何时刻蓄热量以及(火用)效率与相变材料高度之间的关系。     

热管换热器传热性能及温度场数值模拟

Mathematic model for thermal performance of heat pipe heat exchanger based on the heat transfer model was presented. The infinite volume model was used to calculate the overall thermal performance and the temperature field of heat pipe heat exchanger. The calculation results essentially coincided with the results of an engineering case and provided the theoretical base for engineering application.     

新型复合相变材料蓄热电暖器热性能实验研究

相变蓄热电暖器利用夜间低谷电蓄热供房间日间供暖使用,可以实现电力调峰,降低用户供暖运行费。本文以六水合氯化镁（MgCl2·6H2O）为相变材料基材,通过添加多孔材料膨胀石墨（EG）消除相分离现象,再添加成核剂氢氧化钙（Ca(OH)2）降低过冷度,研制出一种复合型相变材料。通过对不同配方的复合相变材料热物性进行优化测试发现:当MgCl2·6H2O/EG/Ca(OH)2的质量配比为91.5%/7.5%/1%时,该复合相变材料能有效消除相变材料过冷度和相分离现象并保持较高的相变潜热。利用该新型复合相变材料搭建了相变蓄热电暖器蓄放热性能实验台,对比了不同运行模式下该电暖器的蓄/放热性能。结果表明:该设备在夜间蓄热、日间放热和补热的工况下,能够将室内环境保持到舒适温度;该设备可以实现较高的蓄热效率,在本文工况中的实际蓄热效率为63.8%;与常规供热方式相比,该设备供热方式的运行费用较低,具有良好的经济效益。     

相变胶囊无序堆积级联布置蓄热特性数值分析

相变胶囊梯级布置是改善堆积床蓄热性能的有效手段。建立三维相变胶囊无序堆积梯级布置堆积床模型,并对其蓄热特性进行数值研究。分析了换热流体进口速度、温度和相变材料初始温度对其蓄热特性的影响。比较在蓄热过程中相变胶囊无序堆积级联布置堆积床的蓄热时间、液相率、蓄热速率、蓄热量和?效率等参数变化。结果表明,换热流体入口温度对相变胶囊无序堆积梯级布置堆积床的蓄热性能有明显的影响,而换热流体进口速度和相变材料初始温度的影响相对较小,该研究为其的优化运行提供重要的指导作用。     

间接空冷塔内外流动和传热性能的数值模拟研究

利用流体计算软件FLUENT,对自然通风状态下,某电厂2×300MW机组两机一塔的间接空冷塔内外空气的流动和传热性能进行了数值模拟研究。将空冷塔划分为W区、T1区、Tr区和L区,在确定的考核工况基准下,模拟了不同环境气温、不同环境风速对空冷塔各区域通风量和间接空冷散热器散热量的影响。模拟结果显示,当风速高于6m／s时,空冷塔通风量和空冷散热器散热量随着气温的升高而增大,此时高温处于有利状况。同一气温下,随着环境风速的增加,空冷塔通风量和间接空冷散热器散热量减小,W区通风量呈线性增加,T1区、Tr区和L区通风量减小。该结论为间接空冷系统空冷散热器的优化设计提供了参考。     

水平轴风力机风轮气动性能数值模拟

以某上风向定桨水平轴风力机风轮为研究对象进行数值模拟,采用不可压N-S方程和k-?棕 SST两方程湍流模型,数值模拟了不同风速下风力机风轮的流动特性。结果表明：随着风速的增大,靠近叶片中部截面最先发生失速。在此基础上,分析了叶片整体的压力与速度分布。     

太阳能热气流发电系统非稳态数值模拟

对太阳能热气流发电系统及蓄热层中的传热与流动特性进行了数值模拟.建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部的传热流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热层蓄热性能的影响.计算结果表明:土壤具有热惯性和较强的蓄热作用;蓄热层表面平均温度和烟囱出口平均温度随时间有一个较大的波动,且蓄热层表面平均温度的波动幅度更显著;蓄热介质的平均温度及系统散热量随时间波动,采用双层玻璃或薄膜材料可减小集热棚顶棚能量损失.     

球式相变蓄热装置传热过程数值模拟与优化

以储能球式蓄热装置为研究对象,通过Fluent软件模拟了流体与相变球的对流换热过程,对蓄热装置结构进行了优化设计,分析了球内相变材料在放热过程中的温度场随时间的变化过程,并计算了不同进水和进气流量下蓄热装置的供热参数。结果表明:蓄热装置加装折流挡板且相变球以顺排序列,可以显著增加蓄热装置的有效放热时间;沿着流体路径,球内相变逐渐凝固,且液相率的降低是先快后慢的过程;通过对不同供热参数的热力计算,发现供水流量选取241. 3 L/min、供暖流量选取723. 6 m3/h时,对应的有效供热时间最长,供热量最大。     

单罐熔融盐蓄热装置蓄热特性数值模拟

针对单罐熔融盐蓄热装置的斜温层厚度增加导致蓄热效率降低的问题,采用Fluent仿真软件,对蓄热流体在不同进口流速、进口温度、多孔介质的比热和导热系数下的斜温层厚度进行数值模拟。模拟仿真结果表明:增大进口流速会增大斜温层厚度,而增大进口温度会略微降低斜温层厚度;添加多孔介质可以降低斜温层的厚度,并且多孔介质材料的比热越大、导热系数越小,蓄热效率降低效果越明显;在进口温度700 K、进口速度0.01 m/s时,添加比热为2 000 J/(kg·K)、导热系数为1 W/(m·K)的多孔介质材料,可以使斜温层厚度由32.5 cm降至22.5 cm;同样情况下,比热为1 600 J/(kg·K)、导热系数为10 W/(m·K)的多孔介质材料只能使斜温层厚度降至29.5 cm。因此,选用进口速度较小、进口温度较大的蓄热流体或者选用比热较大、导热系数较小的多孔介质材料更有利于减小斜温层厚度并提高蓄热效率。     

相变储能温差电池的仿真研究

相变储能温差电池可以利用自然环境中昼夜交替产生的温度变化,将收集的热量建立温差并转换为电能输出。采用ANSYS软件建立了以水作为相变材料的相变储能温差电池样机的有限元模型。对温差电组件在热、电输出特性不变的前提下进行了等效变换。在模拟的昼夜温度变化条件下,得到了温差电组件内侧和外侧温度、电池输出电压、输出功率和累计输出能量随时间变化的计算结果,计算值与试验值基本符合。计算还给出了不同时刻电池的温度分布,反映出容器内壁延伸出的肋片对相变的强化作用,以及相变在温差电组件处的容器内壁附近首先发生,再逐步扩展到离容器内壁及肋片较远的区域。     

相变蓄冷商超冷柜的性能研究

随着环境保护的要求和节能减排技术的发展,商超冷柜的节能问题受到了广泛关注.相变蓄冷技术能实现能量的空间和时间的转移,将其应用在商超冷柜的蒸发器方面,具有一定的节能价值.选择相变温度和相变潜热合适的NaCl溶液作为相变蓄冷材料,通过热负荷计算确定蓄冷材料的添加量.在不同工况下,实验对比添加蓄冷材料前后运行过程中试验包温度波动、冷柜功率及耗电量的变化,从而分析系统的节能性和经济性.结果表明,添加蓄冷材料的冷柜在环境温度25℃和0℃下可以延缓温升幅度,最高可达42.17％,节省能耗最高可达4.87％.     

相变材料强化传热的动力电池散热性能研究

动力电池散热性能对电动汽车正常运行至关重要.为强化相变材料导热能力,改善动力电池散热效果,以动力电池最高温度和温差作为评价指标,用计算流体力学(CFD)方法研究在相变材料(PCM)中加入不同结构形状和数量的导热翅片对动力电池散热性能的影响.结果表明,添加弧形结构翅片比不添加时电池最高温度和温差降幅分别为7.99和0.67 K;在可用空间内,增加翅片数量,电池最高温度和温差的下降幅度不按比例增大.当加入4个翅片时,电池最高温度和温差下降幅度最大.     

储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究

热管理对于保证电池模组的使用性能(包括安全性和寿命)具有重要意义.针对储能用方形锂离子电池模块,通过热流体模型仿真,研究了主动式风冷和液冷热管理系统性能.模块原串行式风冷方案被优化改进为串(并)行混合式风冷方案,提高了电池组温度场一致性,但对于降低最高温度作用有限,并发现液冷系统热管控性能明显优于风冷.还比较研究了风冷和液冷方案的能耗情况以及循环充放电过程中变流量工况对能耗的影响,发现空冷系统能耗约为液冷系统的6.2倍;变流量策略可以满足有效热管理的要求,而且降低了风冷系统24.3％的能耗和液冷系统19.7％的能耗.     

相变蓄热在空调除霜系统中的应用研究

对于家用空气源热泵低温环境下运行结霜问题,目前采用最广泛的处理方式为空调逆循环除霜.然而,这种方式最根本的问题是在除霜没有足够的热量供给空调使用,最理想的方式就是蓄热除霜.选用十二水磷酸氢二钠作为相变蓄热材料,从制热能力、除霜时间、温度变化等方面对比蓄热除霜系统与常规逆循环除霜系统的差异进行试验对比,验证蓄热除霜系统的有效性.结果表明,与常规逆循环除霜相比,蓄热除霜系统除霜时间缩短近50％,低温及超低温周期制热量提高8％～12％,在除霜时使房间温度波动由常规7℃降低至2℃,蓄热除霜系统能极大地提高房间热舒适性.     

相变蓄热在空调除霜系统中的应用研究

对于家用空气源热泵低温环境下运行结霜问题,目前采用最广泛的处理方式为空调逆循环除霜.然而,这种方式最根本的问题是在除霜没有足够的热量供给空调使用,最理想的方式就是蓄热除霜.选用十二水磷酸氢二钠作为相变蓄热材料,从制热能力、除霜时间、温度变化等方面对比蓄热除霜系统与常规逆循环除霜系统的差异进行试验对比,验证蓄热除霜系统的有效性.结果表明,与常规逆循环除霜相比,蓄热除霜系统除霜时间缩短近50％,低温及超低温周期制热量提高8％～12％,在除霜时使房间温度波动由常规7℃降低至2℃,蓄热除霜系统能极大地提高房间热舒适性.     

相变蓄热在空调除霜系统中的应用研究

对于家用空气源热泵低温环境下运行结霜问题,目前采用最广泛的处理方式为空调逆循环除霜.然而,这种方式最根本的问题是在除霜没有足够的热量供给空调使用,最理想的方式就是蓄热除霜.选用十二水磷酸氢二钠作为相变蓄热材料,从制热能力、除霜时间、温度变化等方面对比蓄热除霜系统与常规逆循环除霜系统的差异进行试验对比,验证蓄热除霜系统的有效性.结果表明,与常规逆循环除霜相比,蓄热除霜系统除霜时间缩短近50％,低温及超低温周期制热量提高8％～12％,在除霜时使房间温度波动由常规7℃降低至2℃,蓄热除霜系统能极大地提高房间热舒适性.     

相变储能技术在谷电蓄热供暖中的应用研究

相变储能是一种先进的储热技术,在谷电时间采用相变储能技术进行电热蓄热,并将电热蓄热应用于建筑供暖,对电网的电力调峰以及用户供暖运行成本都具有很好的价值。对相变蓄热技术与其它供暖技术进行对比分析,对相变蓄热产品进行具体的性能测试,并对天津某商业中心采用谷电蓄热供暖的应用案例进行了介绍分析。