间接空冷系统空冷散热器运行特性的数值模拟

以某6×1000 MW间接空冷电厂主要建筑物和空冷塔平面布局为例,通过CFD模拟,得到了冷却空气流场、温度场,分析了机组热负荷、环境气温、风速、风向对空冷散热器进口空气流速的影响.结果表明:处于环境风上游的空冷散热器单元,其迎面风速最大,空气温度最低,冷却效果最好;而处于侧面的空冷散热器单元,迎面风速最小,空气温度最高,冷却效果最差.随机组热负荷增加,空冷散热器冷却空气流量增加,随环境气温、风速增加,空冷散热器冷却空气流量减小.风向的改变也会影响散热器的运行特性.     

聚光太阳能流化床重整制氢技术研究

氢能是清洁绿色的二次能源和载能体,利用太阳能热驱动甲醇蒸汽重整制取氢气,可实现太阳能的高效存储与氢气制备。基于流化床传热传质效率高的优点,设计聚光太阳能流化床甲醇重整制氢系统,模拟了镜场的光线路径和反应器表面的辐照能流分布,探究了不同操作参数对重整反应的影响规律。结果表明:相比固定床,使用流化床反应器更有利于提高甲醇蒸汽重整制氢效率;当辐照强度为10 000 W/m2,水与甲醇摩尔比1.4,进口流速0.40 m/s,床层厚度0.20 m时,甲醇转化率可达99.6%,氢气产率达2.57 mol/mol。该研究结果对太阳能甲醇重整制氢反应器设计和操作参数优化具有重要参考意义。     

固体氧化物燃料电池阳极侧的热质传递

针对具有多孔支撑结构的集成板式固体氧化物燃料电池,考虑燃料输配通道和多孔层内不同传质机理,描述阳极侧反应气的扩散过程以及温度和多组分反应气的速度分布。通过源项的处理反映出电池的电化学反应对热量和质量传递的影响,并考虑了温度和组分浓度对电极表面电流密度的影响及其相互耦合作用。通过数值方法对模型进行了求解,获得了三维的温度和组份浓度、速度分布,并得到了沿流程方向电极表面电流密度的变化规律。     

用于汽轮机排汽冷却的蒸发式冷凝器模型及性能分析

蒸发式冷凝器兼具传热性能好和节水的优势,在大型动力系统冷却中具有广阔的应用前景。建立了蒸发冷凝器的理论分析模型,提出了蒸发式冷凝器用于冷却小型汽轮机排汽的设计方案;获得了喷淋水温度、空气和蒸汽的焓值在冷凝器内沿程的变化规律,并对喷淋水量、配风量和空气温度等影响冷凝器性能的影响因素进行了分析。研究结果对蒸发式冷凝器在火力发电行业的应用具有参考意义。     

直接空冷单元空气流场优化

直接空冷系统空冷单元空气流场具有明显的旋转上升特点,且呈中心对称分布,使空冷单元翅片管束的冷却空气流量分配极不均匀,翅片管束传热面利用效率低,空冷凝汽器流动传热性能差。对此,利用CFD软件,对直接空冷单元内部的空气动力学特性进行研究,发现,由于风机出口流通面积的突变,在空冷单元底部形成了流动死区和涡流,在单元中心形成了严重的回流,导致流动阻力增加,阻碍了风机出口冷却空气向翅片管束方向的顺利流动。为此,提出4种导流方案,对4种导流方案的空冷单元热力性能进行研究。结果表明,经过空冷单元内冷却空气导流后,空气流场得到优化,管束表面流量和温度场更为均匀,空冷单元流动传热性能得到了改善。4种导流方案中,方案3的效果最为显著。     

集成蒸汽引射器热电联产余热供热系统全工况性能分析

为了提高工业余热的利用率,提出了增设蒸汽引射器的新型热电联产余热供热系统,通过抽汽引射部分低温乏汽以提质利用,并将其作为1级中间热源梯级加热热网水。基于蒸汽引射器能量匹配特性,以某350 MW余热供热机组为例,通过变工况计算确定蒸汽引射器的工作性能参数,完成梯级供热系统集成,在此基础上建立热力系统模型,并开展变工况热力学性能和适用性研究。结果表明：与案例系统相比,新型系统在设计供热工况下的乏汽利用率提升了12.15%,机组平均发电热效率提高了4.64%,平均供电煤耗率降低8.50 g/(kW·h),负荷调节灵活性提高,当供热负荷率为80%时,新型系统调峰容量比为27.26%,提高了5.78个百分点。     

间接空冷自然通风冷却塔抽力计算公式

在电厂冷却塔的设计中,根据塔内外空气密度差计算塔内抽力应用较广泛,但缺少理论依据,且计算结果存在较大误差,Kroger算法考虑了相关作用因素的影响,计算精度较高,但计算形式复杂。以间接空冷自然通风冷却塔为模型,通过实验和数值模拟对比了塔内抽力密度差模型和Kroger模型的准确性,指出了后者计算抽力结果更准确的原因,其影响因素主要包括:冷却塔高度、环境大气温度及循环水进口温度。分析结果表明:当环境大气温度和循环水进口温度条件不变时,随冷却塔高度的增加,密度差模型较Kroger模型的相对误差随之增大,则计算的换热量误差亦增大。同理,在其他2个条件不变时,随环境大气温度的升高或随着循环水进口温度的降低,相对误差增大。分析结果为自然通风冷却塔抽力计算公式的适用范围以及不同条件下计算方法的选择提供了理论依据。     

直接空冷系统流动特性的多尺度模拟研究

为分析大型火电机组直接空冷系统的复杂流动特性,提出了一种多尺度同步模拟方法:针对小尺度空冷凝汽器单元区域,采用正交分解方法(POD)建立关于空气速度场、湍动能和湍流耗散率的低维模型并进行求解;在空冷单元与空冷岛的跨尺度界面上,将低维POD解保留的小尺度传输信息作为边界条件,实现对大尺度区域流动和传输特性的数值模拟.以二维空冷凝汽器单元与空冷岛组成的多尺度物理模型为例,对该方法进行了验证.结果表明:所提出的多尺度同步模拟方法能够实现空冷系统空气流动特性的跨尺度关联,揭示出不同尺度湍流涡的相互作用机制;与传统数值模拟技术相比,显著节省了计算时间和计算资源,且所得模拟结果精度较高.     

太阳能热发电固-气两相化学储热技术研究进展

化学储热作为一种储热密度高、存储时间长、运输距离远的储热方式,近些年来得到广泛研究。首先针对现存的几类固–气两相化学储热反应体系的基本原理和研究进展进行了综述,主要涉及金属氢氧化物反应体系、金属氧化物反应体系、碳酸盐反应体系以及水合盐反应体系。然后依据固相反应物在反应器内的运动状态,将反应器分为固定床反应器、流化床反应器和移动床反应器3类,并分别对其研究进展进行了总结。最后基于目前在化学储热研究中存在的一些不足,分析了化学储热未来的发展趋势。目前,化学储热充/放热过程的有效控制仍需进一步研究,化学反应速率与传热的强化与匹配也还存在技术困难。长期运行状况下,化学储热的循环稳定性仍有待进一步探究。     

布雷顿循环热泵储能的性能分析与多目标优化

热泵储能系统是一种新型的储能技术,具有储能成本低廉、不受地理条件限制的优点。相对于填料床式热泵储能系统,液态储能介质的热泵储能系统可以降低储罐的成本,减少储罐的自放热损失,提高系统的功率密度。针对液态储能介质的热泵储能系统开展热力学分析,得到往返效率、储能密度与功率密度的具体表达式,并分析系统参数对往返效率、储能密度与功率密度的影响。基于热泵储能系统的数值模型,采用遗传算法对热泵储能系统进行参数优化,得到往返效率χ、储能密度ρ_e和功率密度ρ_p之间的变化趋势:往返效率χ随储能密度ρ_e的增加略有下减,随功率密度ρ_p的增加略有上升。通过多维偏好分析的线性规划技术(linear programmingtechniqueformultidimensionalanalysisof preference,LINMAP)决策方法得到最优解决方案。此外,还将优化结果:最优解决方案、最大往返效率、最大储能密度3个工况进行了验证与展示,为热泵储能系统的研究工作提供了部分理论基础。