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太阳能蓄热水箱运行工况优化

农业工程学报 2020年第7期36卷 225-231页

作者：王烨何腾赵皓辰孙振东石成志兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 兰州交通大学铁道车辆热工教育部重点实验室兰州730070

为寻求适应乌鲁木齐地区太阳能资源实际情况的最优蓄热水箱结构并确定不同时段的最佳运行工况,该研究对25种不同工况下太阳能蓄热水箱内的流动与传热过程进行数值分析。结果表明:球顶结构的水箱热分层效果最好,平顶结构的水箱热分层效... 详细信息

为寻求适应乌鲁木齐地区太阳能资源实际情况的最优蓄热水箱结构并确定不同时段的最佳运行工况,该研究对25种不同工况下太阳能蓄热水箱内的流动与传热过程进行数值分析。结果表明:球顶结构的水箱热分层效果最好,平顶结构的水箱热分层效果最差。在11:30、13:00、15:00、16:20和18:00,冷水入口流速0.42、0.42、0.1、0.18和0.26 m/s时,球顶结构的蓄热水箱无量纲[火用]值最小,分别为0.879、0.873、0.879、0.881和0.874,水箱的热分层效果最好。以蓄热水箱的瞬时换热效率作为评价指标,对考察的5个时刻,球顶结构的水箱的瞬时换热效率均在冷水入口流速0.1 m/s时达到最大值,蓄热效率最高。如果只采用蓄热水箱供暖,水箱的冷水入口流速下限值为0.26 m/s;对于冷水入口流速低于0.26 m/s的工况,可采用水箱并联或者水箱与电加热锅炉联合运行模式。研究结果可为不同气候条件下太阳能热水利用系统的优化运行提供参考。

关键词：太阳能数值模拟优化蓄热水箱运行工况无量纲[火用] 瞬时换热效率

太阳能蓄热水箱内置隔板开孔方式对蓄热性能的影响

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农业工程学报 2019年第10期35卷 191-198页

作者：王烨王瑞君鲁红钰宋荣飞蔺虎相兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 兰州交通大学铁道车辆热工教育部重点实验室兰州730070

为研究太阳能蓄热水箱内具有相同开孔面积、不同开孔数量的隔板对热分层及蓄热性能的影响,该文对安装有不同开孔方式隔板的不同流动参数条件下水箱内换热过程进行数值分析。结果表明:热水和冷水入口温度分别为333和303 K、热水和冷水入... 详细信息

为研究太阳能蓄热水箱内具有相同开孔面积、不同开孔数量的隔板对热分层及蓄热性能的影响,该文对安装有不同开孔方式隔板的不同流动参数条件下水箱内换热过程进行数值分析。结果表明:热水和冷水入口温度分别为333和303 K、热水和冷水入口流速分别为0.05和0.5 m/s情况下,开孔面积为0.007 9 m^2的1个开孔隔板水箱热分层效率最高,理查森数为2.341;与相同开孔面积的1个开孔隔板相比,开孔面积为0.031 4 m^2的5个开孔隔板使得水箱内高温水的容积得到显、著扩展,开孔数量对水箱冷热水出口温差的影响很微弱,开孔面积越大,开孔数量对理查森数的影响越明显。当用户端用水量在一定范围内变化时,理查森数随用户用水量的增大而减小,在冷水入口流速低于0.3 m/s范围内增大该流速破坏热分层的可能性更大。热水入口温度分别为333和343K对应的热水出口温度最大相对偏差为0.22%,但这2种工况对冷水出口温度几乎没有影响。研究结果可为液体分离设备中的孔板结构优化设计提供一定的理论参考。

关键词：太阳能温度流场蓄热水箱隔板开孔方式热分层效率

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太阳能地面采暖系统蓄热水箱容积分析

太阳能学报 2009年第12期30卷 1636-1639页

作者：刘艳峰王登甲西安建筑科技大学西安710055

通过分析太阳能采暖系统所需蓄热量与建筑热负荷、太阳能集热量日变化规律之间的关系,得出太阳能采暖系统所需蓄热水箱容积的理论算式。根据拉萨、银川、西宁、西安等地的太阳辐射强度及建筑热负荷的日变化规律,模拟得出系统所需蓄热量... 详细信息

通过分析太阳能采暖系统所需蓄热量与建筑热负荷、太阳能集热量日变化规律之间的关系,得出太阳能采暖系统所需蓄热水箱容积的理论算式。根据拉萨、银川、西宁、西安等地的太阳辐射强度及建筑热负荷的日变化规律,模拟得出系统所需蓄热量变化规律;并对各种蓄热温差下对应的蓄热水箱容积进行了模拟分析,结果表明:太阳能采暖系统所需蓄热量随太阳集热器的集热量与建筑热负荷之间的差值增大而增加;蓄热水箱容积随蓄热温差增大而减小,当蓄热水温达到80℃时,在各种地面采暖系统取水温度下,单位集热器面积所需蓄热水箱容积趋于相等。

关键词：太阳能采暖蓄热水箱热负荷集热量蓄热温度

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基于分层蓄热水箱的相变球释热实验研究

太阳能学报 2022年第7期43卷 191-196页

作者：方桂花张振华连小刚谭心内蒙古科技大学机械工程学院包头014010

相变蓄热水箱可有效调节集热器和负载端之间供求不匹配的矛盾,设计了环形布水器进水结构和蓄热水箱,并搭建相变蓄热水箱性能测试平台,对比直进型蓄热水箱和环形布水器蓄热水箱的温度分层,探究孔隙率、进水流速和变温进水等变量下相变蓄... 详细信息

相变蓄热水箱可有效调节集热器和负载端之间供求不匹配的矛盾,设计了环形布水器进水结构和蓄热水箱,并搭建相变蓄热水箱性能测试平台,对比直进型蓄热水箱和环形布水器蓄热水箱的温度分层,探究孔隙率、进水流速和变温进水等变量下相变蓄热水箱的热分层和相变球的释热性能。实验研究表明:环形布水器能有效抑制进水水流对温度场的扰动,保持良好的温度分层,使相变球逐层放热,增大相变球与传热流体(HTF)的温差,提高释热效率,保证高温水能够源源不断地提供给用户端;孔隙率越小分层效果越好;流速越大分层效果越差,但是释热效率有所提高;变温进水比恒温进水,释热时间延长约40%。

关键词：热分层释能效率相变蓄热蓄热水箱环形布水器孔隙率

蓄热水箱内置隔板对动态热分层特性影响的数值模拟研究

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热能动力工程 2022年第9期37卷 105-113页

作者：梁诗雨金晶侯封校上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海理工大学上海市动力工程多相流与传热重点实验室上海200093 中北大学能源动力工程学院山西太原030051

热水蓄热技术是解决我国热电耦合问题,提高热电系统和电网消纳可再生能源能力的重要手段。通过数值模拟方法研究水箱内置隔板的直径、高度和厚度对热分层特性的影响,基于理查森数、分层数和火用效率等性能指标,得到不同隔板设计尺寸对... 详细信息

热水蓄热技术是解决我国热电耦合问题,提高热电系统和电网消纳可再生能源能力的重要手段。通过数值模拟方法研究水箱内置隔板的直径、高度和厚度对热分层特性的影响,基于理查森数、分层数和火用效率等性能指标,得到不同隔板设计尺寸对温度分层的影响规律,并提出隔板的结构优化设计方法。结果表明:内置隔板对水箱内冷热水掺混程度的抑制作用和对水箱内温度分层的改善效果与流体的流动参数及温度密切相关,当隔板高度为19.275 m,直径为10 m,厚度为0.3 m时具有最佳的热分层特性。

关键词：蓄热水箱热分层特性隔板数值模拟

基于蓄热水箱温度可行域模糊确定的电锅炉优化调度方法

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电力建设 2023年第7期44卷 111-120页

作者：杨玉龙王淞陈韬金荣董小瑞程芬张鹏东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012 国网山西省电力公司运城供电公司山西省运城市044000

电锅炉作为高比例可再生能源电力系统中重要的负荷侧调节资源,其蓄热水箱温度可行域的确定不仅影响系统安全性,而且与风电消纳密切相关,然而两者之间缺乏精确的计算模型。提出一种采用模糊控制算法根据蓄热水箱初始温度及风电情况对蓄... 详细信息

电锅炉作为高比例可再生能源电力系统中重要的负荷侧调节资源,其蓄热水箱温度可行域的确定不仅影响系统安全性,而且与风电消纳密切相关,然而两者之间缺乏精确的计算模型。提出一种采用模糊控制算法根据蓄热水箱初始温度及风电情况对蓄热水箱温度可行域进行模糊确定,进而进行电锅炉系统优化调度的方法。首先,建立了电锅炉系统中不同运行工况下蓄热水箱、热网以及建筑的特性模型。其次利用模糊控制算法,结合蓄热水箱初始温度及风电功率大于电负荷的时长,计算每日的蓄热水箱温度上限,进而建立电锅炉系统优化调度模型。最后以长春市某教育局微站所用电锅炉系统构建仿真算例,验证所提方法的有效性。算例结果表明,所提方法能够调动建筑负荷侧资源参与风电消纳,降低电锅炉系统结垢风险,减小系统运行成本。

关键词：电锅炉蓄热水箱模糊控制优化调度

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相变蓄热水箱分层特性的实验研究

制冷学报 2020年第1期41卷 62-67页

作者：周利强张华王子龙刘占杰上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 青岛海尔生物医疗股份有限公司青岛266101

本文基于三水合醋酸钠,搭建了一套相变蓄热水箱实验系统,在初始水温为80℃、进水温度为5℃的工况下,测试得到了水箱的热力学特性,并采用填充效率分析法以及火用效率分析法,在进水体积流量分别为1、3、5、7、9 L/min时,分析了相变蓄热水... 详细信息

本文基于三水合醋酸钠,搭建了一套相变蓄热水箱实验系统,在初始水温为80℃、进水温度为5℃的工况下,测试得到了水箱的热力学特性,并采用填充效率分析法以及火用效率分析法,在进水体积流量分别为1、3、5、7、9 L/min时,分析了相变蓄热水箱的热分层特性。结果表明,当水箱温度为80℃时,普通水箱、相变蓄热球PCM48水箱、相变蓄热球PCM58水箱的热能分别为18. 81、19. 34、19. 07 MJ。进口体积流量相同时,相变蓄热球越靠近水箱进口,水箱的热分层效果越好。随着进水体积流量的增大,分层效果下降。不同水箱的理查森数Ri在t^*=0. 5达到最大值,Ri随相变蓄热球位置的降低而减小,PCM48和PCM58在第4层时的Ri分别为7. 569和7. 781,而在第1层时的Ri分别减小为7. 03和7. 145,表明水箱热分层的程度随着相变蓄热球位置的升高而降低。

关键词：温度分层相变蓄热水箱填充效率

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相变材料太阳能蓄热水箱热特性实验研究

制冷学报 2019年第2期40卷 105-112页

作者：陈彦康张华王子龙张乔丹梁浩上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 住房和城乡建设部科技与产业化发展中心北京100835

蓄热水箱是太阳能热利用系统中的关键部件之一。为提高太阳能热水系统效率,在蓄热水箱中添加Ba(OH)_2·8H_2O相变材料,在初始水温为80℃、进水温度为5℃的工况下,研究相变材料对蓄热水箱热特性的影响。结果表明:添加相变材料后,蓄热水... 详细信息

蓄热水箱是太阳能热利用系统中的关键部件之一。为提高太阳能热水系统效率,在蓄热水箱中添加Ba(OH)_2·8H_2O相变材料,在初始水温为80℃、进水温度为5℃的工况下,研究相变材料对蓄热水箱热特性的影响。结果表明:添加相变材料后,蓄热水箱的蓄热量从18.81 MJ提高至19.07 MJ,随着进口体积流量的增大,蓄热水箱混合数先减小后增大,而有效释热率先增大后减小且在3 L/min时达到峰值92.2%。相变材料的加入能够提高蓄热水箱的有效释热率,同时提高水箱的热分层特性,且位置越靠近进口改善效果越好。

关键词：蓄热水箱相变材料太阳能热分层释热率

蓄热水箱水温和体积对太阳能集热系统的性能影响分析

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热科学与技术 2022年第4期21卷 373-382页

作者：韩凯悦刘泽勤董敏冷冻冷藏技术教育部工程研究中心天津300134 天津市制冷技术重点实验室天津300134 天津商业大学机械工程学院天津300134 山东华宇工学院能源与建筑工程学院山东德州253071

采用实验和模拟计算方法对太阳能集热系统蓄热水箱的水温和水箱体积影响因素开展探究,分析日有用得热量、集热器功率和水箱内平均温度等参数随水箱初始温度和水箱体积的变化规律。研究结果表明:水箱初始温度从10.34增加到29.88℃时,日... 详细信息

采用实验和模拟计算方法对太阳能集热系统蓄热水箱的水温和水箱体积影响因素开展探究,分析日有用得热量、集热器功率和水箱内平均温度等参数随水箱初始温度和水箱体积的变化规律。研究结果表明:水箱初始温度从10.34增加到29.88℃时,日有用得热量减少了19.52%;换算成日太阳辐照量为17.00 MJ/m^(2)时的储热水箱中水的温升值下降了17.66%,储热水箱结束水温下降了10.73%;单位面积日有用得热量减少了17.64%。通过TRNSYS模拟软件,分析出太阳能集热系统全年运行工况时的水箱变量参数对系统性能的影响,获得了日有用得热量、集热器功率和水箱内平均温度的变化规律。通过选取不同月份的若干个时段进行对比分析得出:水箱体积对太阳能供热系统的影响较水箱初始温度大;当下调水箱初始温度和缩小水箱体积时,日有用得热量提升,但集热器功率降低;当上调水箱初始温度和缩小水箱体积时,水箱内平均温度升高;且随着太阳能集热系统运行时间的累加,水箱初始温度和水箱体积对各性能参数的影响减弱。日有用得热量、集热器功率和水箱内平均水温随着季节变化明显,秋季和冬季气候下的日有效得热量,集热器功率和水箱内平均水温均低于春季和夏季。

关键词：蓄热水箱太阳能集热系统集热器功率数值模拟