本文關鍵詞：基于CFD的太陽能水箱蓄能的動態(tài)特性研究及其熱力學性能優(yōu)化分析

  更多相關文章： 太陽能蓄能水箱 溫度分層 場協(xié)同理論 協(xié)同角 熱力學分析

【摘要】：儲能技術被廣泛應用于可再生能源和流體輸配系統(tǒng),用來解決能源的供給和需求的失衡問題,其中太陽能熱水利用不僅能夠節(jié)約化石能源而且能夠實現(xiàn)保護環(huán)境,從而使得太陽能集中供熱式系統(tǒng)極具發(fā)展和應用前景。作為儲能裝置的蓄能水箱,其性能設計對整個工作系統(tǒng)的運行效果有重要影響。本文對太陽能蓄能水箱內部結構進行分區(qū)設計,采用CFD方法對具有不同內部結構的蓄能水箱進行數值模擬,分析了水箱內的對流傳熱規(guī)律,并基于不可逆熱力學理論及流動傳熱的場協(xié)同理論,以提高蓄能水箱可用能為目標,對水箱的溫度分層機理進行深入分析。通過對數值模擬結果及數據進行正確分析后得到以下結論：在水箱內設置隔板可明顯改善水箱冷熱分層的效果,通過左右加10個隔板,可延長水的流程,增加水的停留時間,從而可實現(xiàn)良好的左右冷熱分層效果；通過三維模擬,在水箱前后設2個隔板,左右設5隔板,將其分隔成具有18個分隔空間的水箱,因使前后左右上下的分速度大為減緩,從而實現(xiàn)良好的冷熱水置換分層效果；通過分析速度矢量與溫度梯度矢量的協(xié)同程度來研究流場對溫度場的影響,通過分析速度矢量與壓力梯度矢量的協(xié)同程度來研究水箱中流動阻力減阻機理及影響因素,得出通過調整水箱內部結構進而改變流動、傳熱及壓力梯度的方向,即改變速度與溫度梯度和速度與壓力梯度之間的夾角,得出具有18個分隔空間的水箱可以獲得較好的熱分區(qū),容易實現(xiàn)溫度分層,且更有利于流體的流動,同時在蓄熱過程中損耗的功較少；依據熱力學理論分析了水箱在蓄熱過程(火用)的損失,得出在水箱內部平均溫度相同條件下,具有18個分隔空間的水箱冷熱水混合的(火用)損失最低,且內部儲存的可用能(火用)明顯高于其他類型的水箱。
【關鍵詞】：太陽能蓄能水箱 溫度分層 場協(xié)同理論 協(xié)同角 熱力學分析
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU822;TK519
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 國內外太陽能蓄能水箱的研究進展11-13
• 1.3 本文的主要研究內容13-14
• 第二章 太陽能蓄能水箱溫度分層及其性能優(yōu)化理論14-21
• 2.1 水蓄能原理及其理論14-16
• 2.1.1 蓄熱介質的選擇14-15
• 2.1.2 水箱溫度分層儲熱的原理15-16
• 2.2 傳熱流動的場協(xié)同理論16-18
• 2.2.1 水箱中傳熱流動場協(xié)同理論16-17
• 2.2.2 太陽能蓄熱水箱內結構方案設計17-18
• 2.3 熱力學優(yōu)化原理及其理論18-20
• 2.4 本章小結20-21
• 第三章 太陽能水箱蓄能動態(tài)模擬用CFD原理及理論21-30
• 3.1 計算流體力學介紹21-22
• 3.2 物理現(xiàn)象的數學描述22-25
• 3.3 計算方法及求解過程25-29
• 3.3.1 網格劃分25-27
• 3.3.2 計算方法27-29
• 3.4 本章小結29-30
• 第四章 太陽能水箱蓄能的CFD模擬30-47
• 4.1 蓄能水箱的物理模型建立30-32
• 4.2 網格獨立性驗證32-33
• 4.3 基本假設與數學模型33-35
• 4.4 隔板絕熱邊界的驗證35
• 4.5 模擬結果分析35-46
• 4.6 本章小結46-47
• 第五章 蓄能水箱的場協(xié)同及其熱力學性能優(yōu)化分析47-57
• 5.1 基于場協(xié)同原理的太陽能蓄能水箱蓄能效果分析47-52
• 5.1.1 場協(xié)同理論基礎47-49
• 5.1.2 蓄能水箱內物理場協(xié)同分析49-52
• 5.2 太陽能蓄能水箱的熱力學性能優(yōu)化分析52-56
• 5.3 本章小結56-57
• 第六章 結論與展望57-59
• 6.1 結論57-58
• 6.2 展望58-59
• 參考文獻59-63
• 符號表63-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況65

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本文編號：783392