太阳能单罐熔盐储热特性数值模拟研究
发布时间：2021-09-30 13:54
聚光太阳能光热发电是解决未来能源可持续发展问题的有效途径之一,但太阳能的间断性和波动性导致其与现有电网基础设施不兼容,电网普及率低,储能技术可以在一定程度上解决这个问题。由于熔盐材料具有成本低、运行温度范围宽、运行稳定性高、传热性能好、运行压力低等优点,多用做于聚光太阳能光热发电厂的传热和储能介质。单罐熔融盐斜温层储热系统由于成本较低,其研究与发展受到了广泛关注。本文建立了带有固体填充床和多层壁面结构的单罐熔盐斜温层储热系统的数值模型。采用CFD方法对储罐的储热性能和力学性能进行了变参数研究,考察了进口熔盐速度、冷熔盐温度、填充区域孔隙率、填料颗粒当量直径、填充区域高度、填充介质导热系数、填充介质比热容、外部环境温度和罐壁结构等九个典型因素的影响。对于所有的参数,完成储热罐的完整运行周期模拟分析以及罐壁机械应力计算,揭示并简要总结了其影响规律。变参数对斜温层储热罐的储热特性影响分析结果表明,对于储热过程,可以通过提高冷盐温度、填充区域高度、填充介质比热或减小填充介质导热系数来减小斜温层厚度,提高储热性能。而其他参数对储热过程中斜温层厚度变化的影响较小。对于放热过程,可以通过提高进口熔盐...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１四种光热发电技术??由于太阳能利用具有一定的缺陷，受时间、气候、地区影响剧烈，热能储存是使太阳??能热系统得以广泛应用的关键，它允许电厂在恶劣天气或长时间不需要化石燃料的情况下??发电
料的腐蚀等问题。??Ｉ?主控制台??＜ＳＩ＾ｎｎｎｎｎｎｌ??＼／１?＾）＼５１６Ｘ：?１０．?ｌＭ？ａ??２４２，０００ｋｇ／ｈｒ??〇？?２２ＭＰａ?０．?４６ＭＰａ?２７７￡?綠ＫＹ』小??３〇２?￡?２．７６ＭＰａ?汽轮发电机??＾?２０５＾＇＇?ｉ?？ｌＦ？ｇ／ｈｒ?２４，?９００ｋｇ／ｈｒ??—，愈??给水丨——冷妓器??Ｉ?ｐＲ．?０００ｋｇ＊？１??ｆ?＂?■？?！??ｗｍｍ?ｍｍｍｍｍ?ｉｍｔｍａｍ??■?：ｒ：：ｒ?＾??图１－２?Ｓｏｌａｒ?Ｏｎｅ塔式电站的运行示意图??－４?－??
?东北电力大学工学硕士学位论文???储热回路?放热回路??幽??高温热源低温热源??Ｙ?■丨?Ｉ??冷流体??，?＾?．．???Ｊ??图１－３单罐斜温层系统储放热示意图??１．２．２国外研究现状??国外许多研究人员针对单罐储热系统的传热特性和力学特性，在理论分析、数值模拟??和实验测试方面开展了不同程度的研究工作，获得了一系列的成果。现对其中较为典型的??研究介绍如下。??１９８２年，Ａｂｄｏｌｙ和Ｒａｐｐｉｍ】对水作为储热介质的斜温层储热系统进行了理论和实验研??究。２００１年，ＰａＣｈｅｃｏ等人对溶盐作为储热介质的单罐槽式太阳能发电站进行了分析研宄，??对斜温层系统进行了理论模拟和实验分析，结果表明熔盐斜温层单罐储热系统是一个可行??的储热方法。??２００３年，ＺａＣｈａｒ以及Ｎｅｌｓｏｎ等人［１１，１２］利用层流充分发展换热理论中速度场与温度场??都可以转化为导热型模型方程的思路对斜温层水蓄冷问题进行数值模拟。??２００６年，Ｌａｉｎｇ等人［１３，１４】釆用导热油作为换热流体，混凝土和瓷砖两种固体介质作为??储热材料，建立了两个系统，分别用于测试研宄，又通过数值模拟工具来进行瞬态模拟计??算。??２００８年，Ｍａｗｉｒｅ和ＭｃＰｈｅｒｓｏｎｎ５］研宄了导热油、岩石堆积床储热系统在不同入口工??况条件下的储热效果。结果显示，恒定入口温度的情况优于恒定流速的情况，储热罐体内??斜温层的温差较大。??２００９年，Ｂｈａｒａｔｈａ和Ｇｌａｔｚｍａｉｅｒ［ｌ６］对储热罐中分层的冷热恪融盐的瞬态流体流动以及??热传递进行二维计算分析，评定填充材料以及熔融盐之间的传热速率。??２０１２年，Ｆ
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能单罐蓄热系统的数值模拟与性能分析研究[J]. 程友良,王月坤,王敬双. 可再生能源. 2017(08)
[2]储热技术研究进展与趋势[J]. 汪翔,陈海生,徐玉杰,王亮,胡珊. 科学通报. 2017(15)
[3]内翅式套管相变蓄热器性能研究[J]. 吴学红,姜文涛,翟亚妨,张军,朱有健. 可再生能源. 2016(09)
[4]套管式相变蓄热器强化传热研究[J]. 吴学红,翟亚妨,姜文涛,朱有健,赵中友. 可再生能源. 2016(07)
[5]高温填充床蓄热过程中流固传热温差分析[J]. 杨小平,杨晓西,左远志,徐勇军,杨敏林,陈佰满. 工程热物理学报. 2015(04)
[6]导热油与沙砾混合物斜温层单罐蓄热特性[J]. 杨勇平,汉京晓,李沛文,徐犇,侯宏娟. 中国电机工程学报. 2015(03)
[7]高温熔融盐斜温层单罐蓄热的热过程特性[J]. 尹辉斌,丁静,杨晓西. 中国电机工程学报. 2013(26)
[8]三元硝酸熔盐高温热稳定性实验研究与机理分析[J]. 彭强,杨晓西,丁静,魏小兰,杨建平. 化工学报. 2013(05)
[9]基于(火积)与熵产分析的最优相变温度研究[J]. 陈彦龙,王馨,滕小果. 工程热物理学报. 2012(09)
[10]太阳能光热发电技术应用与发展[J]. 王泽凯. 玻璃. 2012(06)
本文编号：3416004
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１四种光热发电技术??由于太阳能利用具有一定的缺陷，受时间、气候、地区影响剧烈，热能储存是使太阳??能热系统得以广泛应用的关键，它允许电厂在恶劣天气或长时间不需要化石燃料的情况下??发电
料的腐蚀等问题。??Ｉ?主控制台??＜ＳＩ＾ｎｎｎｎｎｎｌ??＼／１?＾）＼５１６Ｘ：?１０．?ｌＭ？ａ??２４２，０００ｋｇ／ｈｒ??〇？?２２ＭＰａ?０．?４６ＭＰａ?２７７￡?綠ＫＹ』小??３〇２?￡?２．７６ＭＰａ?汽轮发电机??＾?２０５＾＇＇?ｉ?？ｌＦ？ｇ／ｈｒ?２４，?９００ｋｇ／ｈｒ??—，愈??给水丨——冷妓器??Ｉ?ｐＲ．?０００ｋｇ＊？１??ｆ?＂?■？?！??ｗｍｍ?ｍｍｍｍｍ?ｉｍｔｍａｍ??■?：ｒ：：ｒ?＾??图１－２?Ｓｏｌａｒ?Ｏｎｅ塔式电站的运行示意图??－４?－??
?东北电力大学工学硕士学位论文???储热回路?放热回路??幽??高温热源低温热源??Ｙ?■丨?Ｉ??冷流体??，?＾?．．???Ｊ??图１－３单罐斜温层系统储放热示意图??１．２．２国外研究现状??国外许多研究人员针对单罐储热系统的传热特性和力学特性，在理论分析、数值模拟??和实验测试方面开展了不同程度的研究工作，获得了一系列的成果。现对其中较为典型的??研究介绍如下。??１９８２年，Ａｂｄｏｌｙ和Ｒａｐｐｉｍ】对水作为储热介质的斜温层储热系统进行了理论和实验研??究。２００１年，ＰａＣｈｅｃｏ等人对溶盐作为储热介质的单罐槽式太阳能发电站进行了分析研宄，??对斜温层系统进行了理论模拟和实验分析，结果表明熔盐斜温层单罐储热系统是一个可行??的储热方法。??２００３年，ＺａＣｈａｒ以及Ｎｅｌｓｏｎ等人［１１，１２］利用层流充分发展换热理论中速度场与温度场??都可以转化为导热型模型方程的思路对斜温层水蓄冷问题进行数值模拟。??２００６年，Ｌａｉｎｇ等人［１３，１４】釆用导热油作为换热流体，混凝土和瓷砖两种固体介质作为??储热材料，建立了两个系统，分别用于测试研宄，又通过数值模拟工具来进行瞬态模拟计??算。??２００８年，Ｍａｗｉｒｅ和ＭｃＰｈｅｒｓｏｎｎ５］研宄了导热油、岩石堆积床储热系统在不同入口工??况条件下的储热效果。结果显示，恒定入口温度的情况优于恒定流速的情况，储热罐体内??斜温层的温差较大。??２００９年，Ｂｈａｒａｔｈａ和Ｇｌａｔｚｍａｉｅｒ［ｌ６］对储热罐中分层的冷热恪融盐的瞬态流体流动以及??热传递进行二维计算分析，评定填充材料以及熔融盐之间的传热速率。??２０１２年，Ｆ
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能单罐蓄热系统的数值模拟与性能分析研究[J]. 程友良,王月坤,王敬双. 可再生能源. 2017(08)
[2]储热技术研究进展与趋势[J]. 汪翔,陈海生,徐玉杰,王亮,胡珊. 科学通报. 2017(15)
[3]内翅式套管相变蓄热器性能研究[J]. 吴学红,姜文涛,翟亚妨,张军,朱有健. 可再生能源. 2016(09)
[4]套管式相变蓄热器强化传热研究[J]. 吴学红,翟亚妨,姜文涛,朱有健,赵中友. 可再生能源. 2016(07)
[5]高温填充床蓄热过程中流固传热温差分析[J]. 杨小平,杨晓西,左远志,徐勇军,杨敏林,陈佰满. 工程热物理学报. 2015(04)
[6]导热油与沙砾混合物斜温层单罐蓄热特性[J]. 杨勇平,汉京晓,李沛文,徐犇,侯宏娟. 中国电机工程学报. 2015(03)
[7]高温熔融盐斜温层单罐蓄热的热过程特性[J]. 尹辉斌,丁静,杨晓西. 中国电机工程学报. 2013(26)
[8]三元硝酸熔盐高温热稳定性实验研究与机理分析[J]. 彭强,杨晓西,丁静,魏小兰,杨建平. 化工学报. 2013(05)
[9]基于(火积)与熵产分析的最优相变温度研究[J]. 陈彦龙,王馨,滕小果. 工程热物理学报. 2012(09)
[10]太阳能光热发电技术应用与发展[J]. 王泽凯. 玻璃. 2012(06)
本文编号：3416004
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