固體電蓄熱裝置的傳熱特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的逐步擴(kuò)大，并網(wǎng)和消納問(wèn)題已成為制約其持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的最重要因素，導(dǎo)致平均利用小時(shí)數(shù)大幅降低，嚴(yán)重影響風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)以上難題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外一些科研機(jī)構(gòu)提出一種固體電蓄熱技術(shù)，該技術(shù)能夠利用風(fēng)電場(chǎng)的“棄風(fēng)”電能或常規(guī)低谷電能，通過(guò)相應(yīng)的蓄熱裝置轉(zhuǎn)化成較高溫度的顯熱能儲(chǔ)存，可應(yīng)用于冬季熱用戶(hù)采暖或進(jìn)行其他熱能利用，從而在一定程度上解決了由于風(fēng)電場(chǎng)限電導(dǎo)致的大規(guī)模能源損失問(wèn)題。在實(shí)行峰谷電價(jià)的地區(qū)，該技術(shù)可通過(guò)高

2、溫蓄熱節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)克服了傳統(tǒng)水蓄熱存在的一系列缺陷。
　　本文深入研究了固體電蓄熱技術(shù)理論及其裝置的熱工特性。首先，確立了固體電蓄熱裝置的蓄熱材料及其結(jié)構(gòu)形式。以蓄熱單元作為研究對(duì)象，在合理簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，結(jié)合貝塞爾方程的有關(guān)性質(zhì)并采用分離變量法，得到均勻初始溫度下蓄熱單元傳熱過(guò)程的溫度場(chǎng)解析解。分別對(duì)三種不同工況的熱過(guò)程進(jìn)行模擬分析，并做出相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)的影響研究。
　　基于以上溫度場(chǎng)解析解

3、，對(duì)蓄熱單元在非均勻初始溫度下的不同工況組合情況進(jìn)行分類(lèi)，并將初始溫度條件進(jìn)行積分平均近似處理，進(jìn)而分別求得溫度場(chǎng)理論解表達(dá)式。選取一典型周期模擬了不同初始和邊界條件組合連續(xù)作用下的運(yùn)行過(guò)程，得到不同時(shí)刻與相對(duì)位置的蓄熱單元溫度場(chǎng)及其相關(guān)熱量參數(shù)的變化特性。
　　最后，針對(duì)固體電蓄熱裝置整體建立了蓄熱單元棒簇與取熱流體之間熱過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)分析各項(xiàng)數(shù)量級(jí)對(duì)微分方程進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，求解出取熱流體以及單排蓄熱棒簇外表面的溫度場(chǎng)分布