带有冷却熔盐的单罐蓄热过程数值模拟

本文对具有冷却熔盐的单罐蓄热储罐进行研究,考虑了冷却熔盐流速及流动方向、蓄热罐直径、高径比对蓄热储罐的影响.结果表明,在蓄热过程中,较低的冷却熔盐流速不会对蓄热区温度场造成影响,但能够明显降低内筒峰值壁温,有助于改善单罐蓄热的热棘轮效应;同等储热容积情况下,高径比越小,待机时通过内筒散热损失越小;在2h以内的蓄热待机情...     

玄武岩纤维束储热箱放热稳定性数值分析

为了实现显热移动储热系统的高效放热和高放热稳定性,基于玄武岩的高温稳定性和高储热密度,提出了以玄武岩纤维束为储热介质的显热移动储热系统。系统内部流道采用两级流道排布,增加储热介质比表面积,提高储热箱换热效果。同时,提出了基于该系统的变流速控制方案,以实现系统的高放热稳定性。研究结果表明：采用0.5 m/s流速方案的储热箱放热稳定性较好;基于0.5 m/s流速,建立了变流速功率控制方案,在原有基础上稳定放热时间延长109%,稳定放热效率从39.11%增加至81.12%,稳定放热时间由1 603 s延长至3 353 s,充分利用储热箱存储的热量;同时本方案提供了宽泛的供热功率范围,单位面积放热功率达到0.491～0.501 MW,实现了高储热密度、强稳定放热性及小体积大功率的并存。     

氢氧化镁热化学储热系统流化床反应器性能分析

热化学储热具有储能密度高、储存时间长、温度范围宽的优点,是目前极具前景的储能技术,流化床反应器具有出色的传热传质性能,非常适合应用于热化学储热系统.本工作基于双欧拉模型,耦合了传热方程与反应动力学方程,构建了二维轴对称非稳态的多相流化学反应模型,以氢氧化镁和氧化镁作为储热材料,对热化学储热系统流化床反应器内的储、放热过程进行了研究,并且分析了床层膨胀率、气体流量对储放热效率的影响.通过实验验证了模型的准确性,探究了反应器内的能量流动过程与能耗优化方向.结果表明,床层温度不受传热效率的影响,反应器内不同区域间以及气相与固相间的温度差值均小于1.0 K,放热反应动力学限制了反应器性能;高温气固反应能显著提高床层膨胀率,床层膨胀率和气体流量的变化对储热效率影响较大,对放热效率影响较小;放热过程中的气体预热量和储热过程中的颗粒显热是反应器能量优化的重点方向.本研究对热化学储热系统中的流化床反应器数值建模分析以及实验设计优化具有指导价值.     

CaO/Ca(OH)_(2)核壳结构颗粒的制备及其储热性能北大核心CSCD

热化学储热具有储热密度高,可实现跨季节储热的优点。在中高温储热领域,氧化钙/氢氧化钙储热系统目前仍存在储热材料易结块、难以流态化等问题。本文通过在氢氧化钙颗粒外包覆一层烧结的碳化硅陶瓷壳的方法,制备了一种可用于氧化钙/氢氧化钙储热系统的具有核壳结构的储热颗粒。研究表明,该核壳结构颗粒壳体和芯体的内部孔隙呈现出不同的孔径分布,壳体的孔径大于内部芯体的孔径,因此壳体的包裹对于内部氢氧化钙的储放热反应进程影响较小,相对于纯氢氧化钙,核壳结构颗粒在反应速率和力学性能方面也有所提升。表征结果显示,颗粒的壳体化学性质较为稳定,不会与氢氧化钙发生反应导致储热密度的降低。此外,该核壳结构颗粒具有较好的循环稳定性,在空气氛围下,对所制备颗粒进行了25次储放热循环,发现该颗粒储热密度的下降在20%以内且未发生开裂和破碎。颗粒储热密度的下降是由于氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成了碳酸钙,经过高温煅烧除去碳酸钙后,颗粒的储热密度可恢复至初始储热密度的96.7%。综上,本工作制备储热颗粒对热化学储热技术的实际应用具有重要意义。     

碟式聚光斯特林系统地面混凝土桩储热研究

为了解决碟式太阳能斯特林发电系统的储能问题,建立1 kW β型碟式斯特林发动机储能的地上混凝土储热单元,采用计算流体力学方法,针对熔融盐流速v、储热时间t、换热管管径D、熔融盐初始温度T对混凝土桩蓄热量Q和对流换热系数h的影响进行双因素分析。结果表明：v与Q呈线性关系,但v的增大导致接触时间减少而不能充分换热,最佳流速为3 m/s;D越大达到相同Q所需时间就越短,但大管径会导致混凝土体积降低、蓄热量减少,管径为25 mm最佳;随着v的增加达到相同h所需温度越低;h随D的增大而减小,D越大达到相同h所需温度越高。通过优化管型,采用S型换热管,使得对流换热系数、蓄热量、蓄热效率都较直型换热管有所提高。     

大规模太阳能跨季节土壤储热系统设计优化

以太阳能跨季节储热系统为研究对象,在已有低品位集中供热项目案例基础上,设计太阳能跨季节储热系统,通过数值模拟对储热体积、短周期蓄热水箱体积和循环流量进行分析,并利用Hooke-Jeeves算法,以储热效率最高为优化目标,获得太阳能集热面积与上述设计参数的匹配关系。分析结果表明:太阳能跨季节储热具有规模效应,储热体积越大,单位储热体积对应表面积越小,热损失越小。对于高径比为1,储热期和取热期入水温度分别为80和20℃的圆柱形跨季节储热体,当其体积由1万m³增加至10万m³时,体表比由0.3下降至0.13,储热效率由40%增加至75%。此外,短期蓄热水箱体积对系统性能也有较大影响,当水箱体积偏小时,集热系统运行温度偏高,集热效率偏低;水箱体积偏大时,水箱热损失率偏高。系统取热量随取热期循环流量的增加而增加,循环介质进出口温差随取热期循环流量的增加而减小。从提高系统经济性的角度考虑,集热面积、储热体积、短期蓄热水箱体积及循环流量应根据取热装置和太阳能系统动态特性进行匹配设计,系统规模不宜过大或过小。针对10万m³地埋管储热系统...     

热化学储热反应器内水合盐物性调控及传热传质优化研究进展

水合盐热化学储热具有材料储热密度高、热损失小、适合季节性存储等优点,与可再生能源相结合是保障清洁供热、实现供热碳中和的有效措施之一.反应器是水合盐热化学储热的关键部件,直接影响系统的效率和可靠性.然而目前反应器因材料配方和结构设计不合理,存在热功率低、材料循环稳定性差、装置使用寿命短等缺点.本文针对反应器性能优化,从水...     

基于热化学反应的硅胶非等温动力学计算及储热性能分析

热化学储热具有储能密度大、循环性能好、储存时间长且热损失小等优点,在提高能源利用率、减少碳排放方面具有广阔的前景。在大规模系统流程应用前,通过实验检测、动力学计算、数值模拟仿真等手段对储热材料进行适用性判断具有重要意义。本文以硅胶为例,使用核磁共振仪检测其储热前后内部水结合形式及其含量的变化,进而计算确定了硅胶储热过程中的热化学反应方程式。根据热重分析仪(TGA)实验数据,对硅胶热分解反应进行了非等温动力学计算,得到其反应活化能为66.75 kJ/mol,且随着反应进程的推进,硅胶脱水反应整体呈活化能减小态势,其最概然机理函数为三维扩散模型,水蒸气在气固反应界面的三维扩散速率是影响总反应速率的关键。由差示扫描量热仪(DSC)实验得出,硅胶在100℃左右吸热速率达到顶峰,约为0.87 kW/kg,储热密度为1030.89 k J/kg。使用计算所得动力学参数在Fluent软件中对反应器内储热过程进行了模拟,采用Pearson相关系数作为实验与数值模拟结果的相关性评价指标,结果表明数值模拟预测值与实验值具有良好的一致性。     

Performance analysis of high-capacity thermal energy storage using solid-gas thermochemical sorption Principle

储能技术是提高能源利用效率的一种有效手段,可有效调配能量供给与需求在时间,空间和强度上的匹配关系,传统显热储存技术和相变潜热储存技术的储热密度一般在100~200 kJ/kg,储热能力较低不利于规模化应用.本工作提出一种基于固-气化学反应的大容量热化学吸附储热方法,利用吸附工质对在化学反应过程中热能与化学吸附势能的相关转化实现热量的储存和释放,具有高效储热的显著优点.采用4种典型温区的吸附储热工质对为例进行了热化学吸附储热热力循环特性及工作性能的理论研究,在此基础上对不同温区吸附储热工质对(50~280 ℃)的热化学物性参数,储热温度,储热密度进行了分析比较,以期实现不同温度品位的热量储存.结果表明:热化学吸附储热技术的反应盐储热密度高达2000 kJ/kg以上,其储能密度约为传统显热储存技术和相变潜热储存技术的10~20倍,是一种具有发展潜力的大容量,高性能储热方法,该新技术可为规模化工业储热应用及太阳能等可再生能源的高效利用提供技术支撑.     

硅胶-LiCl复合吸附剂-水的吸附性能研究

为研究硅胶在复合LiCl之后用于储热装置的性能,以4种不同浓度的LiCl溶液浸渍硅胶而制成复合吸附剂,对这4种复合吸附剂以及原硅胶的物理性质及储热性能进行测试分析。结果表明:LiCl使硅胶的比表面积等参数发生变化。复合吸附剂的渗透率在储热装置的推荐值以上,在吸附量、吸附热以及储热密度等参数上相对于硅胶均有提升,适合应用于热能储存。