全金属胶囊储热系统用于高温余热回收利用的模拟研究
[Abstract]:Phase change heat storage technology has attracted much attention because of its advantages such as high heat storage density, heat release at fixed temperature, recycling and so on. However, there are few reports on high temperature phase change heat storage systems, especially those above 1273.15 K, and the existing technologies are mainly about molten salt phase change heat storage systems. There are few reports on the all-metal phase-change capsule heat storage system for high temperature, and the research on the heat storage and filtration mechanism of the all-metal phase change capsule type heat storage system is not enough. In this paper, Cu@Cr@Ni high temperature metal phase change capsule, concrete,Ni and MgCl2@304L stainless steel are used as heat storage units, and high temperature converter flue gas is used as heat transfer fluid. The heat storage performance and heat filtration performance of the heat storage system are studied in terms of the fluid inlet velocity, the fluctuation period and the fluctuation amplitude of the fluid inlet temperature. For the fixed packed bed type heat storage system, there are two kinds of stacking methods of spherical heat storage materials, Specially Packed Bed (SPB) and Randomly Packed Bed (RPB)., respectively. The thermal storage performance and heat filtration performance of SPB and RPB thermal storage systems filled with Cu@Cr@Ni,concrete,Ni and MgCl2@304L stainless steel were simulated respectively. The results show that the misalignment of the heat storage materials in the RPB heat storage system will enhance the turbulence disturbance of the fluid in the system, thus enhancing the heat exchange ability between the fluid and the heat storage material. The heat storage efficiency of the RPB heat storage system will increase and the heat filtration performance will be enhanced. In addition, in the same system, the heat storage efficiency and heat filtration performance of the heat storage system filled with Cu@Cr@Ni capsule are better. The effect of heat storage system structure on the performance of RPB heat storage system filled with Cu@Cr@Ni was numerically simulated. The results show that in the heat storage system with small ratio of length to diameter, the velocity of fluid moving in the heat storage system decreases, the heat exchange between Cu@Cr@Ni and flue gas decreases, the heating rate of capsule slows down, and the time required to complete phase transition is prolonged. The heat storage efficiency and the heat filtration performance of the heat storage system are decreased. The attenuation rates of temperature fluctuation in RPB heat storage system with aspect ratio of 1566 / 340 and 340 / 1566 are 92.2% and 87.8%, respectively. The effect of heat transfer fluid parameters on the performance of RPB thermal storage system filled with Cu@Cr@Ni capsule was numerically simulated. The results show that the energy transfer efficiency between the phase change material and the heat transfer fluid decreases with the increase of inlet velocity when the temperature of the fluid is constant in the RPB heat storage system. When the inlet temperature of the fluid is in a fluctuating state and the outlet temperature reaches a steady state, the fluctuation period of the inlet temperature has almost no effect on the fluctuation of the outlet temperature, which is 15.7 K, and increases with the increase of the amplitude of the inlet temperature. However, the fluctuation period and amplitude of the inlet temperature are independent of the attenuation rate of the phase change heat storage system, and the attenuation rate of the thermal storage system is almost 92.22.
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB34
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,本文编号:2330544
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