蓄热水箱温度分层模型与分析

利用多节点模型描述蓄热水箱温度分层,将这种模型应用到太阳能生活供热系统中,研究温度分层对太阳能供热系统性能的影响。研究表明:水箱温度分层显著提高集热器效率,对平板集热器的影响大于真空管集热器。用水模式、供水温度、供回水温差,对水箱温度分层都有影响。     

太阳能蓄热水箱的温度分层研究

太阳能蓄热水箱中形成一定程度上的温度分层有助于提高集热效率,降低传热损失。本文建立了水箱温度分层的理论分析模型,并利用cFD软件模拟了水箱中的流动、换热、温度分层过程,分析了多个因素对温度分层效果的影响,并与实验结果进行了分析和比较,两者较吻合。本文研究方法和结果为进一步优化设计太阳能蓄热水箱提供了依据。     

太阳能蓄热分层水箱数值模拟优化分析

蓄热水箱能够存储和调配能量。将蓄热水箱应用到太阳能热水系统中,可以弥补太阳能的不稳定性和不连续性,有效地提高太阳能热水系统的热利用率。文章基于小型太阳能热水系统,建立蓄热水箱物理模型,应用Fluent软件模拟分析了各个工况下蓄热水箱的温度分层情况,从而寻求较优的温度分层。分析结果表明:当热水入口质量流量小于2.8 kg/s时,蓄热水箱的温度分层比较明显;当热水入口质量流量大于2.8 kg/s时,随着热水入口质量流量逐渐增大,蓄热水箱温度分层越来越不明显;热水入口温度与水箱初始温度对于蓄热水箱温度分层影响不大;当热水入口质量流量为2.8 kg/s时,存在最佳热水入口直径(9 mm),此时蓄热水箱冷、热水不发生混合,蓄热水箱的热利用率较高。     

太阳能相变蓄热水箱性能实验研究

利用相变材料蓄热是提高太阳能系统效率的重要途径之一。为对比分析含相变材料蓄热水箱的性能,选用三水合乙酸钠,搭建了一套蓄热水箱实验系统,在初始水温为80℃、进水温度为20℃的工况下,对比分析不同进口流量下(2、6和10 L/min)相变蓄热水箱的热特性。实验结果表明:相变蓄热水箱的蓄热量较普通水箱增加了1.4%;随着流量的增加,水箱的混合数先减小后增大,火用效率逐渐降低,相变蓄热水箱的填充效率先增大后减小,且在6 L/min时达到最大值0.905。     

基于分层蓄热水箱的相变球释热实验研究

相变蓄热水箱可有效调节集热器和负载端之间供求不匹配的矛盾,设计了环形布水器进水结构和蓄热水箱,并搭建相变蓄热水箱性能测试平台,对比直进型蓄热水箱和环形布水器蓄热水箱的温度分层,探究孔隙率、进水流速和变温进水等变量下相变蓄热水箱的热分层和相变球的释热性能。实验研究表明：环形布水器能有效抑制进水水流对温度场的扰动,保持良好的温度分层,使相变球逐层放热,增大相变球与传热流体（HTF）的温差,提高释热效率,保证高温水能够源源不断地提供给用户端;孔隙率越小分层效果越好;流速越大分层效果越差,但是释热效率有所提高;变温进水比恒温进水,释热时间延长约40%。     

进出水管布置方式对迷宫式蓄热水箱影响的模拟分析

在中国双碳目标的背景下,供热技术的应用备受关注.蓄热水箱作为其所在系统至关重要的组成部分,其蓄释热性能决定性地影响着整个系统的性能.通过模拟来分析进出水管布置方式对迷宫式蓄热水箱的影响,对提高水蓄热的利用率具有一定的价值.     

蓄热水箱内置隔板对动态热分层特性影响的数值模拟研究

热水蓄热技术是解决我国热电耦合问题,提高热电系统和电网消纳可再生能源能力的重要手段。通过数值模拟方法研究水箱内置隔板的直径、高度和厚度对热分层特性的影响,基于理查森数、分层数和火用效率等性能指标,得到不同隔板设计尺寸对温度分层的影响规律,并提出隔板的结构优化设计方法。结果表明：内置隔板对水箱内冷热水掺混程度的抑制作用和对水箱内温度分层的改善效果与流体的流动参数及温度密切相关,当隔板高度为19.275 m,直径为10 m,厚度为0.3 m时具有最佳的热分层特性。     

分层-掺混切换式蓄热水箱热特性实验及评价研究

稳定分层、充分掺混是蓄热水箱实现高效供暖和恒温出水2种功能的重要手段。该研究设计一种分层-掺混一体式蓄热水箱,可实现2种功能的有效切换,满足分层高效供暖和恒温生活热水在不同时段、不同季节的灵活需求。搭建一套蓄热水箱热力学特性测试实验系统,利用分层效率、效率等蓄热水箱热性能评价指标,研究不同尺寸、流量、温度下分层-掺混式蓄热水箱的热力学性能及动态响应特征。以125 L的实验蓄热水箱为例,结果表明：在分层模式下,热分层速率、稳定性显著优于常规水箱,效率和分层效率明显提高,效率可达90%以上;在掺混模式下,掺混速度明显提高,分层效率迅速降低到0.10,实现了蓄热水箱的完全混合,结果对分层-掺混双效水箱的开发与应用具有一定指导。     

太阳能地面采暖系统蓄热水箱容积分析

通过分析太阳能采暖系统所需蓄热鼍与建筑热负荷、太阳能集热量日变化规律之间的关系,得出太阳能采暖系统所需蓄热水箱容积的理论算式.根据拉萨、银川、西宁、西安等地的太阳辐射强度及建筑热负荷的日变化规律,模拟得出系统所需蓄热量变化规律;并对各种蓄热温差下对应的蓄热水箱容积进行了模拟分析,结果表明:太阳能采暖系统所需蓄热量随太阳集热器的集热量与建筑热负荷之间的差值增大而增加;蓄热水箱容积随蓄热温差增大而减小,当蓄热水温达到80℃时,在各种地面采暖系统取水温度下,单位集热器面积所需蓄热水箱容积趋于相等.     

Transient analysis of energy storage in a thermally stratified water tank

A one-dimensional transient heat conduction model to describe the decay of the thermocline in a stratified water tank is presented. The problem is formulated as an initial boundary value problem and the resulting governing equations in the fluid and in the storage wall are solved numerically to obtain the temperature profiles in the wall and the fluid. The formulation considers the axial conduction of heat, both in the fluid and in the solid wall. The mixing parameters introduced in the boundary conditions at the top and bottom of the tank in the fluid region account for mixing due to inlet and outlet streams with the stored fluid. The model is applicable to the storage of both hot and chilled water. The model is validated with experimental data from the literature. The parameters that influence the operation of a stratified thermal energy storage for both heat and cool storage are examined. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

Simulation of convective heat removal in a stratified tank of the integrated collector storage solar water heater with builtin heat exchanger

Free convective heat removal in a stratified inclined storage tank with builtin heat exchanger is numerically simulated. The effects of coolant flow rate and tank installation angle on heat transfer are investigated. The possibility of the integration of several of tanks into the battery is analyzed. If there are not many tanks, their serial connection in the battery is more preferable than parallel because of the significant output gain.     

基于TRNSYS对太阳能-空气源热泵系统性能研究

通过试验研究蓄热水箱,分别测量0.75 m和1.5 m螺旋盘管一天中进出水温度和流量等参数,对比分析二者制热量、耗功量、COP.结果表明,蓄热水箱采用0.75 m螺旋盘管系统COP低于采用1.5 m螺旋盘管系统COP.基于TRNSYS模拟软件,对太阳能集热器与空气源热泵采用串联和并联两种连接方式下的太阳能-空气源热泵系...     

太阳能热水系统蓄热水箱技术的研究进展

蓄热水箱是太阳能热水系统的重要组成部分,蓄热水箱技术对系统的性能具有明显的影响。文章分析了太阳能热水系统蓄热水箱技术的发展,阐述了太阳能热水系统蓄热的主要形式、不同工作阶段的过程和特点以及蓄热水箱的理论和技术的研究进展。     

太阳能单罐蓄热系统的数值模拟与性能分析研究

文章以太阳能单罐蓄热系统为研究模型,以新型三元熔融盐KNO3-Na NO3-Na NO2为传热、蓄热介质,利用Fluent软件对熔融盐在斜温层蓄热单罐中的流动规律和传热特性进行数值模拟研究。研究结果表明:随着熔融盐入口流速的增大,斜温层厚度逐渐增加,蓄热效率逐渐降低,但过低的入口流速会延长蓄热周期;冬季、夏季工况下,应对罐体进行保温,并减少蓄热进程的中断,以降低热损失,提高蓄热单罐的蓄热效率。研究结果为单罐蓄热系统蓄热效率的提高指明了一条新思路,并为更加复杂的单罐传热以及蓄热模型的改进与研究奠定基础。     

Economic analysis of electrical heating with heat storage using grid integrated wind power

针对冬季供热期我国北方地区因电网风电接纳能力不足导致的严重弃风问题,研究了电力市场背景下采用蓄热式电采暖提高电网风电消纳规模的经济性评估问题,考虑弃风电量、弃风电价等因素影响,建立了弃风蓄热式电采暖系统的经济性评估模型,分析了影响蓄热式电采暖系统经济性的关键因素。结合某清洁供暖示范工程进行算例分析,分析了协定弃风电价对系统经济性的影响,对所提出的经济性评估模型的有效性进行验证,为蓄热式电采暖可行性分析奠定了理论基础。     

水源热泵供暖系统性能分析及优化建议

以北方某住宅建筑应用水源热泵供暖项目为例,测试该系统冬季供暖运行状况,并对测试的结果进行分析,计算系统的能效比以及系统各部分的能耗状况。根据测试结果以及系统的实际运行状况提出合理性的改进建议。     

跨季蓄热多方式可调节供暖系统的模拟分析及可行性研究

针对太阳能跨季蓄热量利用不充分的问题,提出了一种多方式可调节供暖系统模型,利用温差控制原理实现系统供暖方式的自动转换.以乌鲁木齐地区某公共建筑为例,采用TRNSYS动态模拟软件对多方式可调节供暖系统进行了全年运行分析.结果表明:15 100 m3的蓄热基坑体积与6 040 m2的集热器面积恰好匹配;在非供暖期蓄热基坑内...     

基于TRNSYS的严寒地区土壤源热泵系统性能研究

研究严寒地区土壤源热泵系统的运行特性,旨在提高土壤源热泵系统运行效率,保证土壤源热泵系统持续高效稳定的运行。利用TRNSYS软件搭建土壤源热泵系统模型,对土壤源热泵系统进行了30年的运行分析,分析影响系统热平衡的主要因素,并研究埋管间距、埋管深度等因素对土壤温度变化的影响。结果表明,在严寒地区,建筑累计负荷是影响系统热平衡的主要因素,当建筑累计热负荷与建筑累计冷负荷达到一定比值时,系统将达到热平衡状态。钻孔间距、钻孔深度对土壤温度变化有一定影响,增大钻孔间距、增加钻孔深度可以减少土壤温度变化幅度。