冷热双储蓄能槽分层储热性能实验及数值研究
发布时间：2021-03-15 08:15
“煤改电”政策推动下的电采暖、电制冷市场催生了各种新型电蓄能设备。其中利用低价谷电蓄能的冷热双储空调发展迅速。冷热双储空调夏季蓄冰供冷、冬季蓄热水供热,一机双储,方便经济。蓄冰时,冷媒乙二醇水溶液从蓄能槽中的蓄冰盘管流过与管外水换热,属于间壁式换热;蓄热水时,热水直接注入蓄能槽,为混合式换热。分层储热技术是一种应用于各种蓄热系统中的成熟的混合式流体蓄热技术。蓄热时来自加热器的热水流入,水密度随温度变化,不同温度冷热流体受浮力作用分离而产生热分层。分层储热技术可提高冷热双储空调的系统效率,增加用户效益。但冷热双储空调蓄能槽与普通混合式蓄热水箱不同,蓄能槽蓄热时冰蓄冷盘管并不使用,但由于蓄冰盘管内置且无法拆卸,会对分层储热温度场造成扰动。故本文对这种内部存在会扰动流场的障碍物（内扰流物）的特殊分层储热问题展开进一步研究。通过文献综述总结了分层储热技术的理论、实验及数值模拟研究现状,发现了分层储热模型量化评价指标的失效问题以及对内扰流物的研究空白。明确了本文研究目标为有内扰流物时的三维分层储热问题。本文首先从热力学基本定律出发,对现有研究中的分层储热性能量化评价指标进行综述研究和分类。通过对...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 冷热双储空调系统的应用
1.1.2 冷热双储空调蓄能槽运行原理
1.1.3 蓄热水箱分层储热技术
1.2 国内外研究现状
1.2.1 分层储热技术理论研究
1.2.2 分层储热技术实验研究
1.2.3 分层储热技术数值模拟研究
1.3 当前研究中存在的问题
1.4 研究内容
1.5 本章小结
2 蓄能槽分层储热模型及评价方法研究
2.1 蓄能槽分层储热数学模型及无量纲参数分析
2.1.1 蓄能槽分层储热数学模型
2.1.2 分层储热数模型无量纲分析
2.2 分层储热性能评价方法及量化评价参数综述研究
2.2.1 基于热力学第一定律的评价方法和量化评价参数
2.2.2 基于热力学第二定律的评价方法和量化评价参数
2.3 分层储热量化评价指标的适用性分析及修正
2.3.1 现有分层储热量化评价指标的适用性分析
2.3.2 基于热量（火用）效率的内扰流物附加损失率
2.4 本章小结
3 冷热双储空调系统蓄热模式实验
3.1 蓄热系统实验台设计
3.2 蓄能槽保温实验
3.2.1 保温层热阻计算
3.2.2 蓄能槽保温实验
3.2.3 保温实验结果分析
3.3 蓄能槽分层储热实验
3.3.1 测点布置及实验过程
3.3.2 实验结果分析
3.4 本章小结
4 蓄能槽分层储热数值模拟研究及模型验证
4.1 数值模拟研究方法概述
4.2 蓄能槽分层储热模型建立
4.2.1 网格划分
4.2.2 湍流模型选择及控制方程建立
4.3 边界条件设置
4.3.1 进出口及蓄能槽壁面边界条件
4.3.2 盘管外壁面边界条件简化及验证
4.4 求解器参数设置
4.5 网格及时间步长无关性检验
4.5.1 网格无关性检验
4.5.2 时间步长分析
4.6 模拟结果与模型验证分析
4.7 本章小结
5 基于数值模拟的第二类评价指标求解方法
5.1 蓄能槽数值模拟结果可视化分析
5.2 内扰流物附加（火用）损失率数值模拟求解方法
5.3 进口位置对内扰流物附加（火用）损失率的影响初探
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录 A Exp.1 进口边界非稳态温度输入UDF程序
附录 B Exp.2 进口边界非稳态温度输入UDF程序
附录 C Sim.1 内扰流物附加（火用）损失率计算表
攻读硕士学位期间参与的科研工作
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]储热罐热分层动态特性分析[J]. 曹丽华,丁皓轩,彭培森,姜铁骝,曹兴,赵金峰. 热力发电. 2018(05)
[2]空气源热泵热水系统储热水箱温度分层数值仿真[J]. 谭诒煌,曹小林,孙炜,范轩. 建筑热能通风空调. 2018(02)
[3]不同结构储热水箱分层特性的实验研究[J]. 黄震,王子龙,张华,黄华杰. 化工进展. 2018(01)
[4]一种带有新型分水器的储热水箱分层特性的实验研究[J]. 王崇愿,张华,王子龙. 制冷学报. 2016(04)
[5]太阳能热水采暖蓄热水箱温度分层分析[J]. 王登甲,刘艳峰. 建筑热能通风空调. 2010(01)
[6]一种新型水箱温度分层的相关特性研究[J]. 罗刚,彭三兵,付祥钊. 建设科技. 2008(10)
[7]卧式热分区太阳能水箱内的贮热性能分析及试验研究[J]. 韩延民,王如竹,代彦军,姚春妮,熊安华. 太阳能学报. 2008(03)
硕士论文
[1]谷电蓄能的分析与应用[D]. 吴芳.北京建筑大学 2017
[2]蓄热水箱联合太阳能热泵供暖系统的应用研究[D]. 李晓磊.重庆大学 2016
[3]分层储热水箱设计及其对太阳能集热器效率的影响研究[D]. 陈丹丹.兰州理工大学 2014
[4]ERVC整体动态特性及上部水箱热分层效应的实验与数值研究[D]. 李飞.上海交通大学 2011
本文编号：3083863
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 冷热双储空调系统的应用
1.1.2 冷热双储空调蓄能槽运行原理
1.1.3 蓄热水箱分层储热技术
1.2 国内外研究现状
1.2.1 分层储热技术理论研究
1.2.2 分层储热技术实验研究
1.2.3 分层储热技术数值模拟研究
1.3 当前研究中存在的问题
1.4 研究内容
1.5 本章小结
2 蓄能槽分层储热模型及评价方法研究
2.1 蓄能槽分层储热数学模型及无量纲参数分析
2.1.1 蓄能槽分层储热数学模型
2.1.2 分层储热数模型无量纲分析
2.2 分层储热性能评价方法及量化评价参数综述研究
2.2.1 基于热力学第一定律的评价方法和量化评价参数
2.2.2 基于热力学第二定律的评价方法和量化评价参数
2.3 分层储热量化评价指标的适用性分析及修正
2.3.1 现有分层储热量化评价指标的适用性分析
2.3.2 基于热量（火用）效率的内扰流物附加损失率
2.4 本章小结
3 冷热双储空调系统蓄热模式实验
3.1 蓄热系统实验台设计
3.2 蓄能槽保温实验
3.2.1 保温层热阻计算
3.2.2 蓄能槽保温实验
3.2.3 保温实验结果分析
3.3 蓄能槽分层储热实验
3.3.1 测点布置及实验过程
3.3.2 实验结果分析
3.4 本章小结
4 蓄能槽分层储热数值模拟研究及模型验证
4.1 数值模拟研究方法概述
4.2 蓄能槽分层储热模型建立
4.2.1 网格划分
4.2.2 湍流模型选择及控制方程建立
4.3 边界条件设置
4.3.1 进出口及蓄能槽壁面边界条件
4.3.2 盘管外壁面边界条件简化及验证
4.4 求解器参数设置
4.5 网格及时间步长无关性检验
4.5.1 网格无关性检验
4.5.2 时间步长分析
4.6 模拟结果与模型验证分析
4.7 本章小结
5 基于数值模拟的第二类评价指标求解方法
5.1 蓄能槽数值模拟结果可视化分析
5.2 内扰流物附加（火用）损失率数值模拟求解方法
5.3 进口位置对内扰流物附加（火用）损失率的影响初探
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录 A Exp.1 进口边界非稳态温度输入UDF程序
附录 B Exp.2 进口边界非稳态温度输入UDF程序
附录 C Sim.1 内扰流物附加（火用）损失率计算表
攻读硕士学位期间参与的科研工作
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]储热罐热分层动态特性分析[J]. 曹丽华,丁皓轩,彭培森,姜铁骝,曹兴,赵金峰. 热力发电. 2018(05)
[2]空气源热泵热水系统储热水箱温度分层数值仿真[J]. 谭诒煌,曹小林,孙炜,范轩. 建筑热能通风空调. 2018(02)
[3]不同结构储热水箱分层特性的实验研究[J]. 黄震,王子龙,张华,黄华杰. 化工进展. 2018(01)
[4]一种带有新型分水器的储热水箱分层特性的实验研究[J]. 王崇愿,张华,王子龙. 制冷学报. 2016(04)
[5]太阳能热水采暖蓄热水箱温度分层分析[J]. 王登甲,刘艳峰. 建筑热能通风空调. 2010(01)
[6]一种新型水箱温度分层的相关特性研究[J]. 罗刚,彭三兵,付祥钊. 建设科技. 2008(10)
[7]卧式热分区太阳能水箱内的贮热性能分析及试验研究[J]. 韩延民,王如竹,代彦军,姚春妮,熊安华. 太阳能学报. 2008(03)
硕士论文
[1]谷电蓄能的分析与应用[D]. 吴芳.北京建筑大学 2017
[2]蓄热水箱联合太阳能热泵供暖系统的应用研究[D]. 李晓磊.重庆大学 2016
[3]分层储热水箱设计及其对太阳能集热器效率的影响研究[D]. 陈丹丹.兰州理工大学 2014
[4]ERVC整体动态特性及上部水箱热分层效应的实验与数值研究[D]. 李飞.上海交通大学 2011
本文编号：3083863
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