砂砾用于太阳能斜温层罐填料的蓄热特性

建立了间接接触式显热蓄热实验台,对不同粒径的砂砾用于太阳能显热蓄热斜温层单罐填料的蓄热特性进行了研究.实验台蓄热装置为一圆柱形罐体,内部按六边形蜂窝状布置了19根不锈钢管.选用空气作为换热流体,流经钢管内部通道传热,钢管外部用于与罐体内的砂砾相接触.选取了4种砂砾:细砂、中砂、滤砂和粗砂进行实验.结果表明,空隙率是影响砂砾蓄热性能的重要因素,而不是密度或粒径.其中,粗砂空隙率最低,蓄热效果最好.对于砂砾等基本物性变化不大的材料,不同蓄热温差下,蓄热效果相同.采用空气作为换热流体,蓄热效率较低,需要降低空气流速或者加长管段以强化换热.实验结果与二维简化数值模型进行对比,结果吻合良好,该模型可用于进行大型蓄热罐蓄热性能研究.     

平直和柱面小翼涡发生器诱发流动特性PIV实验研究

在Re=700、攻角α=60°时,利用粒子图像测速技术(PIV)研究了矩形通道内平直和柱面小翼诱发的流动结构,获得涡发生器(VG)后1~3倍弦长距离的速度场和涡量场。结果表明,三角小翼的涡结构主要分布在斜边中心和后缘角区;梯形和矩形小翼的涡结构主要分布在前缘翼梢区域和后缘区域;此外,柱面梯形小翼中心区域的涡结构明显,影响范围最大。随着流动的进行,涡结构强度逐渐减弱,三角小翼仅维持一个主涡向下继续运动;梯形和矩形小翼也仅维持一个主涡和一个后缘角涡的结构。随着斜截角的减小,前缘和中心区域诱发高强度涡结构的能力增强,影响范围也广,而后缘角涡的影响范围较小,且与底部壁面的距离较远。     

太阳能热发电的显热蓄热技术进展

介绍了太阳能热发电显热蓄热的3种技术:单一流体蓄热,直接接触蓄热和间接接触蓄热。单一流体蓄热,主要有导热油、熔融盐和蒸汽3种选择。直接接触蓄热,使用廉价材料作为蓄热介质,节约了成本。间接接触蓄热使模块化安装成为可能,进一步克服了直接接触蓄热的缺点,为蓄热技术发展提供了便利。     

水合盐热化学储热材料的研究概述

热化学储热材料是通过化学反应过程中化学键的破坏与重组来实现热能的储存与释放.与其他储热材料相比,热化学储热材料具有储热密度高、长周期稳定储热等优势.水合盐热化学储热材料可以高效储存太阳能和工业余热等中低温热源,在热化学储热领域具有很高的关注度.纯水合盐材料(如LiCl、LiBr、CaCl2)液解相对湿度较低,水合(脱水)反应包含固-气水合(脱水)反应、气-液-固三相液解(结晶)、液-气吸收三个过程,这种循环过程可显著提高水合盐的储热密度.若吸水量控制不佳则易引起严重的传质和腐蚀问题.对于液解相对湿度较高、储热密度较高的水合盐,如SrBr2和MgSO4,其传热性能差、孔隙率和渗透率低.将水合盐嵌入多孔基质中形成多孔基质水合盐复合储热材料可进一步强化其传热,并同时解决水合盐的潮解结块问题.近年来,人们对多孔基质水合盐复合储热材料进行了深入研究,获得了多种储热密度高、具有良好循环稳定性的复合储热材料.多孔基质水合盐复合储热材料设计过程中,多孔基质的选择尤为重要.目前研究的热点主要集中于膨胀石墨、沸石、蛭石、硅胶、活性氧化硅等.将LiCl和膨胀石墨(EG)制成的复合材料用于10 kWh的低温热化学吸附储热装置中,系统的储热密度高达3142 kJ/kg;以活性氧化铝(AA)为多孔基质、LiCl为嵌入盐制得了一种新型复合材料(AL),其中AL25(盐含量为14.68％,质量分数)复合材料的结构稳定,储热性能最优,具有最高的储热密度为1041.5 kJ/kg,充热温度为120℃;在不使用多孔基质的条件下,MgCl2·MgSO4二元水合盐在超过50次循环实验后,仍保持良好的性能,说明其具有非常高的循环稳定性.本文基于反应动力学、平衡吸附量和化学反应平衡等理论,从传热和传质性能、循环稳定性和储热密度等方面综述了水合盐热化学储热材料的研究成果,探讨了水合盐热化学储热材料存在的问题,以期为开发高效水合盐热化学储热材料提供参考.     

热化学反应器放热过程模拟及参数影响规律北大核心CSCD

热化学储热因其具有储热密度高、存储过程几乎无热量损失等优点在推动可再生能源的利用、助力实现“双碳”目标中具有重要作用,其中热化学反应器的设计及性能优化是重要环节。本文对以硅胶球为储热材料的热化学反应器进行了放热实验,并建立了二维仿真模型。通过调整模型参数中硅胶球最大吸水量、亲和系数、非均质参数及指前因子和活化能等参数使数值模拟和实验的反应器出口温度结果具有良好的一致性。参数中对空气出口温度影响较大的有亲和系数、非均质参数及硅胶球最大吸水量,比热容的影响最小,指前因子对空气出口温度的影响大于活化能。其中非均质参数由1.2增大至2.8时,空气最高出口温度由140℃降低至70℃。增大硅胶球的比热容在降低反应器最高出口温度的同时,还有助于延长到达最高出口温度的时间。该研究结果结合小型反应器实验数据可以对大规模储热装置多次充放热循环后的性能进行更加准确地预测,进而优化反应器及系统设计。     

因地制宜多能耦合——北京山区燃煤替代清洁供热案例研究

概括总结2017年北京市清煤降氮工作中,大安山煤矿燃煤锅炉房清洁能源改造供热的典型案例。分别针对该矿区生产区和生活区的用热特点,因地制宜制定多能耦合清洁供热方案。其中,生产区考虑近期生产需求和远期煤矿关停的实际,以电锅炉与蓄热水箱组成的电蓄热子系统满足尖峰负荷,以空气源热泵子系统和太阳能光伏子系统满足供热初末寒期基础用热负荷需求。生活区考虑电力供应不足的现状,在居民建筑年代久远、热耗率较高、天然气供应有难度的情况下,制定了LNG储气站搭配燃气锅炉子系统承担基础负荷,电锅炉与蓄热水罐子系统和空气源热泵子系统联合运行、互为补充的多能互补供热方案。该项目作为北京山区煤改清洁能源供热典型案例,可为类似的锅炉房改造提供重要的借鉴。     

氢能在供热领域的研究与分析

我国供热领域面临能源结构调整及严峻的环境污染等问题,氢能作为高效清洁的二次能源,具有燃烧热值高、燃烧产物无污染的特点,每千克氢燃烧后释放的热能,约为等质量汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍.本文通过分析氢能在各领域利用及其发展概况,归纳现阶段氢能在供热领域的应用实例,以确定其可行性及发展前景.最后,本文从技术可...     

导热油与沙砾混合物斜温层单罐蓄热特性

提出使用浸润了导热油的砂砾作为填料,以获取更好的斜温层单罐显热蓄热效果的思路。对Xceltherm 600型导热油与沙砾混合物在不同入口温度和流速下的蓄热特性进行研究。建立了间接接触式显热蓄热实验台,选用空气作为换热流体,流经钢管内部形成的通道换热,钢管外部与罐体内的蓄热混合物紧密接触。结果表明,与纯沙砾蓄热材料相比,导热油与沙砾混合物的蓄热效率能够提高18.5个百分点,且蓄热介质内部沿径向温度梯度更小,斜温层轴向温度梯度更大。不同的空气入口温度(328.15~358.15K),对于罐体蓄热性能影响不大,但实际电站运行的最优温度区间仍有待研究。流速也是影响罐体蓄热性能的重要指标,低流速下不仅蓄热效率提高,而且斜温层的温度梯度也会增大。     

燃气供热现状及问题

概括总结全球市场天然气供应形势,指出世界范围天然气的供应和消费是大致平衡的,但是局部地区的天然气供应非常紧张,导致天然气价格剧烈波动。中国的天然气供应主要来源为自产气、外购管道气和LNG,根据十三五规划,到2020年,预计中国年天然气消耗量将达到3600亿立方米,综合自产气产量、管道气和LNG进口量,有可能会出现280亿立方米～500亿立方米左右的缺口。针对2017年年底煤改气出现气荒的原因,指出大量超额完成的煤改气项目是压倒燃气供应的最后一根稻草。以北京市燃气供热发展过程为例,通过分析对比华能煤机与燃气热电联产机组污染物排放指标,指出燃煤发电机组可以达到与燃气热电联产相似的污染物排放水平,煤改气的重点应当是农村散煤治理。清洁供热的实现需要依靠政府、电力企业、供热企业和全社会共同努力,充分挖掘工业余热、新能源和可再生能源的潜力。