太阳能热发电蓄热材料的选择计算

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1、第7期于秀艳：太阳能热发电蓄热材料的选择计算·73·不同材料进行计算、分析和对比，找出一种最合适的厂厂、．、．／厂：、＼＼材料作为蓄热材料。一_——‘‘根据热力学相关公式可知，当蓄热器的最高工／’‘／’作温度及环境温度确定后，蓄热器所用的蓄热材料厂、、．厂、／厂：、＼＼●——‘———量仅取决于材料的比热容及密度的大小，比热容及‘‘‘／‘‘。．i密度越大，材料价格越低，对降低总造价越有利。要进行蓄热材料的计算，需选择形状比较规则厂、．厂、．．厂、．————的材料。下面对表面光滑的陶瓷球和蜂窝陶瓷2种‘／’‘＼／’‘／。：材料进行计

2、算，通过对计算结果的分析，确定蓄热材料的类型。在蓄热器实际蓄热和放热过程中，各物性参数‘三三)厂‘三三)．‘、—_——．‘／厂：、＼、是随着温度的变化而变化的，并非定值，但因该计算图3正方形点阵排列方式仅是为了做不同材料的对比计算，故在计算中采用了各物性的平均值作为原始取值。、一一2．1陶瓷球蓄热器的计算及分析。入2．1．1设定条件厂、．、＼／／，：、＼、／／，、、＼(1)假设蓄热器的总容量为18MW·h，可24h连续运行。‘。＼＼L-(2)假设蓄热器不能放出的死区能量为总容量的15％。。-X一(3)假设蓄热器的每天散热量为总容

3、量的2％。(4)假设蓄热材料为陶瓷球，直径为10mm。、．／厂：、＼＼／厂：：、＼＼——(5)假设环境温度为10℃。‘／。：：2．1．2计算说明该设计计算的思路是：选取陶瓷球作为蓄热球，图4插空错列排列方式计算出蓄热器的蓄热／放热时间、对流换热时间、导器，当蓄热材料为陶瓷球，材料最高温度为850℃，热换热时间及蓄热器阻力。环境温度为1O℃时，热量蓄满所需的蓄热材料用量蓄热球在蓄热器横截面上有2种极限排列方为79．2t。当采用陶瓷球的直径为10mm，截面尺寸式：正方形点阵排列方式(如图3所示)及插空错列为1．1mX2．2m时，蓄热

4、器长度为16．92一排列方式(如图4所示)。实际的蓄热球排列应介l9．54m。于此2种排列方式之间，因此，计算结果也应介于2(2)按18MW·h的总蓄热量进行设计的蓄热种排列方式的计算结果之间。器，当空气流量为1906×2m／h，最高温度为8502．1．3陶瓷球蓄热器计算结果℃，环境温度为1Oc【=时，蓄热器理论上充满时间为蓄热球的相关计算结果见表1，蓄热器的相关l4．7h。按假设死区能量为总容量的15％，且蓄热计算结果见表2，蓄热器中空气吸热及放热的相关器的每天散热量为总容量的2％来计算，放热时空计算结果见表3，蓄热器对流换热

5、相关计算结果见气流量为1906m／h，蓄热器理论上的放热时间为表4，蓄热器导热相关计算结果见表5，蓄热器阻力24．5h。相关计算结果见表6。(3)当蓄热器结构按上述进行设计时，蓄热器2．1．4陶瓷球蓄热器计算结果分析蓄满18MW·h的热量需对流换热时间为0．25～0．46h。对计算结果进行分析，得出结论如下：(1)按18MW·h的总蓄热量进行设计的蓄热(4)当蓄热器结构按上述进行设计时，蓄热器表1蓄热球的相关计算结果·74·华电技术第34卷表2蓄热器的相关计算结果过程空气体积流量／空气密度(标准状态)／空气质量流量／热空气比热容

6、(平均)／(m·h一)(kg·m一)(kg·h)[kJ·(kg·℃)]蓄热舫式蓄茎；被fh~／h注：因陶瓷球蓄热器的流道比较复杂，尚无确定的公式可用。表6中的计算结果是参考了国内的蔡九菊先生及国外的Ergun在研究试验中所得的经验公式(见参考文献[3])计算得出的。由表6可知，采用2人的经验公式所得的结果相近，因此，其数据可作参考。蓄满18MW·h的热量需导热换热时间为2．26～(5)从阻力计算的结果看，采用陶瓷球作为蓄热4．17h。材料，蓄热器的阻力非常大(3．0～5．2MPa)，这个压第7期于秀艳：太阳能热发电蓄热材料的选择

7、计算·75·力等级将无法选到合适的风机。蓄热器的蓄热和放热时间。2．2蜂窝陶瓷蓄热器的计算及分析(3)计算蓄热器对流换热时间及蓄热材料导热2．2．1设定条件换热时间，与蓄热、放热时间进行对比，找出它们之(1)假设蓄热器的总容量为18Mw·h，可24h间的关系，核算所选择蓄热材料及设计蓄热器的尺连续运行。寸是否满足蓄热放热要求(所设计的蓄热器，其对(2)假设蓄热器不能放出的死区能量为总容量流换热时问和导热换热时间应远小于同样条件下空的15％。气的理论蓄热、放热时间)。(3)假设蓄热器每天的散热量为总容量的2％。(4)计算蓄热器阻力

8、，将工作状态时的空气流(4)假定蜂窝陶瓷的孔为3mm×3mm的方孔，量及阻力损失作为风机选择的依据。肋厚为1．3mm。2．2．3蜂窝陶瓷蓄热器计算结果(5)假设环境温度为10℃。蜂窝陶瓷的相关计算结果见表7，蓄热体的相2．2．2计算的目的及思路关计算结果见表8，