大型中温斜温层储水罐蓄热性能分析OA

大型中温斜温层储水罐利用冷热水自然分层原理,可实现同时存储热水和冷水的目的,在中温储热领域具有较好的应用前景。本文以某压缩空气储能项目中设计的中温斜温层储水罐(高30 m、直径4 m)为研究对象,分别采用Fluent及自编程序,研究了储热时长、储热流速、储热温差以及流体对外换热系数等参数对斜温层蓄热关键参数——斜温层厚度的影响。Fluent模拟结果显示:(1)在设计工况且不考虑流体对外换热的情况下,斜温层厚度在1000 s后逐渐稳定到1.06 m并缓慢爬升,在4000 s时达到1.21 m;(2)流速对斜温层厚度的影响是初始冷热流体混合强度以及混合时间的综合作用结果;(3)斜温层温度区间与冷热水温度的数值有关,本文中研究的不同储热温差下斜温层厚度变化不大;(4)在等效换热系数h_(eq)为0、25、50 W/(m^(2)·K)时,在4260 s斜温层厚度分别为1.21、1.33和1.39 m,换热系数越高斜温层厚度越大。本文同时基于斜温层热传导、热对流以及对外换热的机理,采用一维非稳态数值方法,编程实现了蓄热过程的斜温层动态变化的数值计算,计算结果与Fluent模拟结果近似,具有较好的工程应用精度。通过本文的研究,可以为斜温层储热技术在大型中温储热场景中的推广提供技术支撑。