PDF《单罐储热技术》

单罐储热技术 单罐储热技术 中国科学院电工研究所 2018年6月27日白凤武1单罐储热技术 为什么要单罐储热? 双罐储热中有接近一个罐的容积未被充分利用,而罐体成本占比 较高.

2 单罐储热技术 单罐储热是否可行? 液体可以在条件允许的情况下实现温度分层, 可以实现冷热流体共同保存在一个容器中. 为了降低液体储热材料的用量,还可以添加一些低成本固体储热材料. 定义:Thermocline 温跃层,温度突变层(较热的水面区与冷的深冷水区之间的水层);

斜温层(Thermocline)是大体积流体(即,水,如海洋或湖,或空气,如大气)内,一层很明显的薄层.在这 层内的温度随深度变化较在这层之上或下层的温度变化都快.

3 层内的温度随深度变化较在这层之上或下层的温度变化都快. 单罐储热技术 单罐储热是否有优势? 成本优势:减少一个储罐后,总体成本可以降低30%.

4 单罐储热技术 单罐储热是否有应用? 美国Solar One电站10MWe 单罐温跃层(斜温层)蓄热:3460m3, 182MWht,7MWe汽轮机发4小时 高温导热油和沙石 效果不佳,未能推广.

5 需要深入、细致的技术研究 主要问题: (1)运行过程控制困难 (2)斜温层保持难度大 单罐储热技术 实验研究 石英岩和沙子为填充物,孔隙率0.22;

碳钢罐,高6.1 m,直径 3.0 m,熔融盐为传热流 体,2.3MWth储热量 放热过程 实验系统

6 J.E. Pacheco, S.K. Showalter, W.J. Kolb, Development of a molten-salt thermocline thermal storage system for parabolic trough plants, Journal of Solar Energy Engineering

124 (2002) 153-159. 单罐储热技术 实验研究 20%沙子(3mm大)+80%石子(30mm大)为填充物,孔隙率0.27;

不锈钢罐,高3 m ,直径

1 m.350℃的导热油为传热流体. 实验系统

7 A. Bruch, J.F. Fourmigue, R. Couturier. Experimental and numerical investigation of a pilot-scale thermal oil packed bed thermal storage system for CSP power plant. Solar Energy

105 (2014) 116C125 单罐储热技术 实验研究 20%沙子(3mm大)+80%石子(30mm大)为填充物,孔隙率0.27;

不锈钢罐,高3 m ,直径

1 m.350℃的导热油为传热流体. 实验系统

8 A. Bruch, J.F. Fourmigue, R. Couturier. Experimental and numerical investigation of a pilot-scale thermal oil packed bed thermal storage system for CSP power plant. Solar Energy

105 (2014) 116C125 单罐储热技术 单罐储热的理论分析 认为堆积床是连续、均匀、各项同性的多孔介质 连续性方程 动量方程

9 ? ?

2 3

2 150

1 p d K ? ? ? ?

3 1.75

150 F C ? ? 其中:K为多孔介质的渗透系数;

CF为惯性系数 Chao Xu, Xin Li , Zhifeng Wang ,Yaling He ,Fengwu Bai . Sensitivity analysis of the numerical study on the thermal performance of a packed-bed molten salt thermocline thermal storage system. Applied Energy,2012.

92 : 65C75 单罐储热技术 单罐储热的理论分析 认为堆积床是连续、均匀、各项同性的多孔介质 能量方程 液相

10 固相 ? ? ? ? ? ? ? ? ,s s,

1 . s p s eff s v s l c T T h T T t ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 钢板、保温板 ? ? ? ? , . i p i i i i c T T t ? ? ? ? ? ? ? hv为液固耦合的关键参数,对流换热系数 单罐储热技术 单罐储热的理论分析 认为堆积床是连续、均匀、各项同性的多孔介质 边界条件 BC1 液固相的对流换热系数和液固相 的有效扩散系数有很多的学者进 行研究,因此,有很多不同的模 型,使用的时候可以参考. (x=0,0≤r