【摘要】：填充床式相變蓄熱器由于具有運(yùn)行效率高、占地面積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢(shì),正日益受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而,由于相變材料的低導(dǎo)熱系數(shù),使得相變蓄熱系統(tǒng)的蓄/放熱時(shí)間較長(zhǎng)。因此,在對(duì)比分析目前強(qiáng)化換熱的主要技術(shù)手段的基礎(chǔ)上,本研究針對(duì)采用熱管技術(shù)強(qiáng)化填充床內(nèi)部的傳熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值分析。本文采用ANSYS Fluent軟件建立三維瞬態(tài)模型,基于集總熱阻網(wǎng)絡(luò)法(熱管模型)與焓-多孔介質(zhì)法(相變模型)相結(jié)合的方法分析了換熱流體流動(dòng)狀態(tài)、熱管耦合長(zhǎng)度、換熱流體種類(lèi)以及發(fā)展中流動(dòng)對(duì)單EPCM-HP單元蓄、放熱過(guò)程的影響特性。并對(duì)發(fā)展中流動(dòng)下多EPCM-HP單元陣列排布方式(順排、叉排)對(duì)蓄/放熱特性的影響進(jìn)行了數(shù)值分析。在單個(gè)EPCM-HP單元的蓄熱過(guò)程中,耦合熱管時(shí)單元總?cè)诨瘯r(shí)長(zhǎng)可縮短約11.26%。換熱流體流動(dòng)狀態(tài)對(duì)EPCM-HP單元蓄熱過(guò)程影響較大。層流時(shí)EPCM-HP單元總?cè)诨瘯r(shí)間是紊流流態(tài)下總?cè)诨瘯r(shí)長(zhǎng)的十多倍,且紊流中流線(xiàn)分布的對(duì)稱(chēng)性較差。隨著熱管耦合長(zhǎng)度的增加,EPCM-HP單元的總?cè)诨瘯r(shí)長(zhǎng)減少,但其強(qiáng)化效果并不顯著。換熱流體為T(mén)herminol/VP-1導(dǎo)熱油時(shí)單元總?cè)诨瘯r(shí)長(zhǎng)(1115 s)小于空氣(2021 s),但當(dāng)換熱流體為空氣時(shí)熱管對(duì)單元蓄熱過(guò)程的強(qiáng)化換熱效果更加顯著。與充分發(fā)展流動(dòng)相比,發(fā)展中流動(dòng)可縮短EPCM-HP單元融化時(shí)長(zhǎng)約9.58%。在單EPCM-HP單元的放熱過(guò)程中,耦合熱管可縮短單元放熱時(shí)間約13.25%;紊流流態(tài)下EPCM-HP單元總放熱時(shí)間(2140 s)縮短至層流流態(tài)(11230 s)下的1/5。熱管對(duì)單元放熱過(guò)程的強(qiáng)化效果隨熱管耦合長(zhǎng)度的增加而顯著增加,25 mm、35 mm以及45 mm的耦合長(zhǎng)度可分別縮短單元的放熱時(shí)間約13.25%、27.04%以及42.44%。采用Therminol/VP-1導(dǎo)熱油時(shí)單元總放熱時(shí)長(zhǎng)(4630 s)小于空氣(7362 s),但采用空氣時(shí)熱管的強(qiáng)化效果更加顯著。發(fā)展中流動(dòng)對(duì)單元放熱過(guò)程影響較小。此外,本文分析了發(fā)展中流動(dòng)下多EPCM-HP單元陣列的排布(順排、叉排)對(duì)蓄、放熱特性的影響。結(jié)果表明,單元的叉排布置可明顯增加換熱流體與單元間的擾動(dòng),強(qiáng)化了熱量傳遞過(guò)程,縮短了單元的蓄、放熱時(shí)長(zhǎng)。在叉排模型中,第二、四排單元的液相分?jǐn)?shù)、溫度以及蓄、放熱量的變化均呈現(xiàn)交替增減的趨勢(shì)。本文結(jié)果可為填充床系統(tǒng)內(nèi)EPCM-HP單元的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供參考。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TK172.4;TK11
【圖文】：

■核電■風(fēng)電■太陽(yáng)能邋水電■火電逡逑圖１－１邋２０１５年我國(guó)能源發(fā)電占比邐圖１－２邋２０１３－２０３０年我國(guó)主要類(lèi)型電源裝機(jī)逡逑占比統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｐｏｗｅｒ邋ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ邋ｒａｔｉｏ邋ｏｆ邋ｏｕｒ邐Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ邋ａｎｄ邋ｆｏｒｅｃａｓｔ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍａｉｎ邋ｔｙｐｅｓ逡逑ｃｏｕｎｔｒｙ邋ｉｎ邋２０１５邐ｏｆ邋ｐｏｗｅｒ邋ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ｉｎ邋２０１３－２０３０逡逑太陽(yáng)能輻射具有間歇性的特點(diǎn)，太陽(yáng)能輻射受到天氣狀況以及晝夜時(shí)間等因逡逑素的影響較大，這就導(dǎo)致以太陽(yáng)能輻射作為動(dòng)力來(lái)源的光熱發(fā)電系統(tǒng)的電力輸出逡逑會(huì)出現(xiàn)大幅波動(dòng)，也會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)影響。通常為了解決這一逡逑難題，在太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)中會(huì)加裝技術(shù)上相對(duì)成熟、成本較為低廉的蓄熱裝逡逑備，在日照強(qiáng)烈但電力需求較低時(shí)，將多余的熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱裝置中，以避免發(fā)逡逑電量超出電網(wǎng)需求；而在能見(jiàn)度較低甚至夜間的時(shí)候，利用蓄熱裝置中蓄存的熱逡逑量，補(bǔ)給動(dòng)力發(fā)電設(shè)備的不足。因此蓄熱器保障了太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)可以向電網(wǎng)逡逑供應(yīng)穩(wěn)定、靈活的電力［１］。逡逑目前

２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６邋２０１７邋２０１８邋２０１９邋２０２０邋２０２５邋２０３０逡逑■核電■風(fēng)電■太陽(yáng)能邋水電■火電逡逑圖１－１邋２０１５年我國(guó)能源發(fā)電占比邐圖１－２邋２０１３－２０３０年我國(guó)主要類(lèi)型電源裝機(jī)逡逑占比統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｐｏｗｅｒ邋ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ邋ｒａｔｉｏ邋ｏｆ邋ｏｕｒ邐Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ邋ａｎｄ邋ｆｏｒｅｃａｓｔ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍａｉｎ邋ｔｙｐｅｓ逡逑ｃｏｕｎｔｒｙ邋ｉｎ邋２０１５邐ｏｆ邋ｐｏｗｅｒ邋ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ｉｎ邋２０１３－２０３０逡逑太陽(yáng)能輻射具有間歇性的特點(diǎn)，太陽(yáng)能輻射受到天氣狀況以及晝夜時(shí)間等因逡逑素的影響較大，這就導(dǎo)致以太陽(yáng)能輻射作為動(dòng)力來(lái)源的光熱發(fā)電系統(tǒng)的電力輸出逡逑會(huì)出現(xiàn)大幅波動(dòng)，也會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)影響。通常為了解決這一逡逑難題，在太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)中會(huì)加裝技術(shù)上相對(duì)成熟、成本較為低廉的蓄熱裝逡逑備，在日照強(qiáng)烈但電力需求較低時(shí)，將多余的熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱裝置中，以避免發(fā)逡逑電量超出電網(wǎng)需求；而在能見(jiàn)度較低甚至夜間的時(shí)候，利用蓄熱裝置中蓄存的熱逡逑量，補(bǔ)給動(dòng)力發(fā)電設(shè)備的不足。因此蓄熱器保障了太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)可以向電網(wǎng)逡逑供應(yīng)穩(wěn)定、靈活的電力［１］。逡逑目前

光鏡的焦點(diǎn)處。塔式系統(tǒng)的集熱裝置由兩部分組成：定日鏡和接收塔。定日鏡的逡逑安裝方位角度不同，其目的是可以反射利用不同方位角的太陽(yáng)能輻射。三種形式逡逑的熱電站系統(tǒng)如圖１－３所示。三種形式的太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)由于自身集熱技術(shù)的逡逑不同，系統(tǒng)可以達(dá)到的工作溫度范圍以及對(duì)太陽(yáng)能的集熱效率也有很大差異。表逡逑１－１為三者系統(tǒng)的性能比較。塔式太陽(yáng)能系統(tǒng)由于較高的能量利用率、較高的聚光逡逑倍率、較小的集熱裝置占比等優(yōu)勢(shì)，成為最具商業(yè)價(jià)值的發(fā)電方式。本文以塔式逡逑太陽(yáng)能電站為背景進(jìn)行后續(xù)研究。逡逑槽式集熱場(chǎng)逡逑NNNN＿邋Ｉ碰蓄熱裝置逡逑邐！汽輪機(jī)逡逑ｘ邋ｘ邐ｂ逡逑ＪＵＵＵ邐交換裝Ｓ邋”逡逑＾邋￣冷凝器逡逑５：彡邋Ｘ邋ｉＳ：邋５５邋５：邋｛邋＾邐“邐一Ｉ一廠(chǎng)逡逑Ｉ邋ｉ＿０ｉｒ逡逑十十十十％翻熱裝岅逡逑ａ）槽式系統(tǒng)逡逑３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 崔海亭;李寧;趙華麗;劉東岳;;太陽(yáng)能熱發(fā)電用雙層壁蓄熱單元數(shù)值模擬[J];河北工業(yè)科技;2015年06期

2 車(chē)德勇;沈輝;蔣文強(qiáng);劉煒;王迪;;太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī)組蓄熱堆積床放熱性能數(shù)值模擬[J];熱力發(fā)電;2015年08期

3 楊小平;楊曉西;左遠(yuǎn)志;徐勇軍;楊敏林;陳佰滿(mǎn);;高溫填充床蓄熱過(guò)程中流固傳熱溫差分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2015年04期

4 劉泛函;王仕博;王華;王輝濤;楊濮亦;熊靚;;圓柱形相變蓄熱單元性能的理論與數(shù)值研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2015年03期

5 馬濤;馬少波;劉俊峰;;單元組裝式太陽(yáng)能儲(chǔ)熱器的Fluent蓄熱性能研究[J];流體機(jī)械;2013年12期

6 杜鳳麗;胡潤(rùn)青;朱敦志;孫培軍;;太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展障礙分析[J];新能源進(jìn)展;2013年03期

7 李傳;孫澤;丁玉龍;;高溫填充床相變儲(chǔ)熱球的儲(chǔ)熱特性[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2013年05期

8 楊小平;楊曉西;丁靜;秦貫豐;蔣潤(rùn)花;;高溫相變蓄熱系統(tǒng)熱性能分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2013年03期

9 趙巖;王亮;陳海生;劉佳;盛勇;楊亮;譚春青;;填充床顯熱及相變儲(chǔ)熱特性分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年12期

10 陳昕;范海濤;;太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J];能源與環(huán)境;2012年01期

本文編號(hào)：2759615