相變儲能技術(shù)因其儲能密度高,成本低廉,蓄/放熱過程穩(wěn)定且易于控制等優(yōu)勢,可有效的解決水電站因“棄水”而造成的能源浪費問題,也就是利用相變材料儲能技術(shù)將水力發(fā)電富裕的水能以熱量的形式儲存起來,其熱能可以二次利用,同時對水電能源的調(diào)節(jié)起到一定的作用,提高電網(wǎng)的運行安全。然而,由于相變材料導(dǎo)熱系數(shù)較低,阻礙了蓄熱器的傳熱性能,所以制約了其在儲能領(lǐng)域中的大規(guī)模應(yīng)用。目前,國內(nèi)外有很多學(xué)者對蓄熱系統(tǒng)的研究大都停留在相變材料的研究和對流換熱等方面,對于復(fù)雜系統(tǒng)中相變問題的傳熱過程及機理的研究仍存在較大的困難。為此,本文對相變蓄熱裝置及相變材料的選取進(jìn)行了論述,并利用數(shù)值模擬的方法研究了低功率儲能電爐內(nèi)相變材料的蓄放熱過程,具體如下:首先,本文對比了不同相變蓄熱材料,最后選取了KNO₃-NaNO₃-LiNO₃-Ca（NO₃）₂·4H₂O四元混合硝酸鹽為儲熱介質(zhì),利用CFD數(shù)值模擬的方法研究了有無自然對流時蓄熱單元內(nèi)的傳熱特性、不同加熱功率對蓄熱過程的影響以及不同加熱方式... 

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究背景及意義
    1.3 儲能系統(tǒng)介紹
        1.3.1 抽水蓄能系統(tǒng)
        1.3.2 壓縮空氣儲能
        1.3.3 飛輪儲能
        1.3.4 電磁儲能
        1.3.5 化學(xué)儲能
    1.4 熱能存儲
        1.4.1 顯熱儲熱
        1.4.2 熱化學(xué)儲熱
        1.4.3 潛熱儲熱
        1.4.4 蓄熱換熱器
    1.5 研究內(nèi)容
2 相變材料的選擇及強化換熱技術(shù)
    2.1 相變材料的分析
        2.1.1 相變材料的分類及優(yōu)缺點
        2.1.2 相變材料性能分析
    2.2 相變材料強化換熱研究現(xiàn)狀
        2.2.1 增加翅片或肋片強化換熱
        2.2.2 相變蓄熱材料組合式強化換熱
        2.2.3 添加高導(dǎo)熱系數(shù)材料強化換熱
    2.3 本章小結(jié)
3 數(shù)值模擬方法
    3.1 CFD概述
        3.1.1 CFD求解過程
        3.1.2 Fluent軟件介紹
    3.2 相變傳熱數(shù)學(xué)模型
        3.2.1 溫度法模型
        3.2.2 焓法模型
    3.3 數(shù)值計算中Solidfication/Melting模型
    3.4 相變傳熱中自然對流問題及數(shù)值計算求解方法
    3.5 本章小結(jié)
4 儲能電爐內(nèi)熔鹽蓄放熱特性分析
    4.1 物理模型
    4.2 數(shù)值計算模型
        4.2.1 邊界條件和初始條件
        4.2.2 網(wǎng)格劃分及無關(guān)性驗證
    4.3 計算結(jié)果分析
        4.3.1 自然對流對蓄熱過程的影響
        4.3.2 加熱功率對蓄熱過程的影響
        4.3.3 加熱方式對蓄熱過程的影響
        4.3.4 肋片尺寸對蓄熱單元蓄放熱特性分析
        4.3.5 肋片幾何尺寸對凝固過程的影響
        4.3.6 材料的物性參數(shù)對蓄熱過程的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 三維蓄熱裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計及換熱特性研究
    5.1 物理模型
    5.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    5.3 初始條件與邊界條件
    5.4 計算結(jié)果分析
        5.4.1 蓄熱過程數(shù)值分析
        5.4.2 凝固過程數(shù)值分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]圓管蓄熱器的傳熱及非線性研究[J]. 陳剛,楊茉,胡卓煥.  熱科學(xué)與技術(shù). 2020(02)
[2]壓縮空氣儲能系統(tǒng)動態(tài)特性及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)[J]. 李盼,楊晨,陳雯,文賢馗,鐘晶亮,鄧彤天.  中國電機工程學(xué)報. 2020(07)
[3]電磁熱儲能系統(tǒng)中諧振電路的機理研究[J]. 李巖,郭昊,敖前,井永騰.  電工技術(shù)學(xué)報. 2020(21)
[4]發(fā)展化學(xué)儲能有助于解決棄風(fēng)、棄光難題[J]. 楊裕生.  電力設(shè)備管理. 2020(03)
[5]無水壩抽水蓄能系統(tǒng)高壓溶氣問題研究[J]. 劉明明,侯付彬,嚴(yán)凱,賁岳,王煥然,李丞宸.  工程熱物理學(xué)報. 2020(03)
[6]方腔內(nèi)相變材料固液相變傳熱研究[J]. 霍宇濤,陳之琳,饒中浩.  工程熱物理學(xué)報. 2020(03)
[7]矩形單元蓄熱特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 周慧琳,邱燕.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2020(04)
[8]矩形蓄熱單元內(nèi)石蠟的相變傳熱特性[J]. 周慧琳,邱燕.  山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2019(04)
[9]電氣化鐵路飛輪儲能技術(shù)研究[J]. 李群湛,王喜軍,黃小紅,趙藝,劉宇文,趙思鋒.  中國電機工程學(xué)報. 2019(07)
[10]風(fēng)–光–水–碳捕集多區(qū)域虛擬電廠協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度[J]. 孫惠娟,蒙錦輝,彭春華.  電網(wǎng)技術(shù). 2019(11)

博士論文
[1]串聯(lián)式多相變儲熱實驗與數(shù)值模擬研究[D]. 王藝斐.中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所) 2016

碩士論文
[1]三元氯化鹽相變蓄熱特性及強化換熱研究[D]. 張嘉輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]移動式相變蓄熱裝置蓄放熱特性實驗與數(shù)值計算研究[D]. 顏二彬.山東大學(xué) 2018
[3]受限空間內(nèi)熔鹽相變蓄熱動態(tài)特性數(shù)值模擬研究[D]. 吳波.北京工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號：3682786