论文部分内容阅读
相变储热技术因其储热密度大、可固定温度放热、循环使用等优点而获得大量关注。但适用于高温领域,特别是1273.15 K以上的高温相变储热系统的研究报道较少,且现有技术主要是关于熔盐相变储热系统的。用于高温的全金属相变胶囊式储热系统的研究报道还很少,且对全金属相变胶囊式储热系统的储热和滤热机理研究不够。本文以Cu@Cr@Ni高温金属相变胶囊、concrete、Ni和MgCl2@304L不锈钢作为储热单元,以高温转炉烟气为传热流体,采用固定堆积床式储热系统,从储热材料堆积方式、容器长径比、流体进口速度、流体进口温度的波动周期和波动幅度等几方面研究储热系统的储热性能和滤热性能。对于固定堆积床式储热系统,球形储热材料的堆积方式有两种,分别为Specially Packed Bed(SPB)和Randomly Packed Bed(RPB)。分别对填充Cu@Cr@Ni、concrete、Ni和MgCl2@304L不锈钢的SPB和RPB储热系统的储热性能和滤热性能进行数值模拟。结果表明,由于RPB储热系统中储热材料的错排会增强系统中流体的湍流扰动,从而增强流体与储热材料间的热交换能力,RPB储热系统的储热效率增加,滤热性能增强;另外,同一系统中,填充Cu@Cr@Ni胶囊的储热系统储热效率和滤热性能更好。数值模拟了储热系统结构对填充Cu@Cr@Ni的RPB储热系统性能的影响。结果表明,容器长径比值小的储热系统,流体在储热系统中的运动速度减小,从而使Cu@Cr@Ni与烟气间的热交换能力减弱,胶囊的升温速率减缓,完成相变所需时间延长,储热系统的储热效率降低,滤热性能降低;容器长径比为1566/340和340/1566的RPB储热系统调控温度波动的衰减率分别为92.2%和87.8%。数值模拟了传热流体参数对填充Cu@Cr@Ni胶囊的RPB储热系统性能的影响。结果表明,在RPB储热系统中,当流体温度一定时,相变材料与传热流体间的能量传递效率随进口速度的增加而减小;当流体进口温度处于波动状态,出口温度达到稳态波动后,进口温度波动周期对出口温度的波动幅度几乎无影响,均为15.7 K;随进口温度振幅的增加出口温度幅度增加;但是进口温度波动周期和波动振幅与相变储热系统的衰减率无关,储热系统的衰减率几乎都为92.2%。