改性八水氢氧化钡相变放热特性试验研究

doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.07.008

华电技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (7): 47-53.doi: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.07.008

改性八水氢氧化钡相变放热特性试验研究

窦鹏¹(), 于强¹, 樊占胜¹, 智瑞平¹, 鹿院卫¹^,^*(), 吴玉庭¹, 杨桂春²

1.北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市重点实验室,北京 100124
2.中国寰球工程有限公司北京分公司,北京 102299

收稿日期:2021-06-02 修回日期:2021-06-15 出版日期:2021-07-25
通讯作者: 鹿院卫^*（1971—）,女,陕西西安人,教授,博士生导师,博士,从事可再生能源利用方面的研究（E-mail： luyuanwei@bjut.edu.cn）。
作者简介:窦鹏（1995—）,男,北京人,在读硕士研究生,从事相变储热方面的研究（E-mail： 15810585048@163.com）。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2017YFB0903603);国家自然科学基金项目(52076006)

Experimental study on phase-change discharging characteristics of modified barium hydroxide octahydrate

DOU Peng¹(), YU Qiang¹, FAN Zhansheng¹, ZHI Ruiping¹, LU Yuanwei¹^,^*(), WU Yuting¹, YANG Guichun²

1. Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation/ Beijing Key Laboratory of Heat Transfer and Energy Conversion, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
2. China Huanqiu Contracting & Engineering （Beijing） Company Limited, Beijing 102299,China

Received:2021-06-02 Revised:2021-06-15 Published:2021-07-25

摘要/Abstract

摘要：

蓄热技术可有效解决可再生能源难以并网的问题。为了获得蓄热密度大的相变材料八水氢氧化钡在套管内的相变传热特性,针对课题组制备的改性八水氢氧化钡展开试验研究,分析改性八水氢氧化钡在套管内的相变放热特性。研究了冷却水进口温度、流量等参数对改性八水氢氧化钡相变过程及传热性能的影响。结果表明：提高冷水进口流量可以缩短改性八水氢氧化钡相变放热时间,但过高的进口流量会降低换热功率;提高冷水进口温度对改性八水氢氧化钡相变放热时间的影响较小,但会降低换热功率。在课题试验范围内,获得最佳进口流量为80 L/h,最大平均换热功率为251 W。

关键词: 可再生能源, 蓄热, 相变材料, 相变传热, 八水氢氧化钡, 套管换热器

Abstract:

Thermal storage technology can effectively solve the difficulty of renewable energy's grid connection. In order to obtain the phase-change heat transfer characteristics of modified barium hydroxide octahydrate in double pipes, our team prepared modified barium hydroxide octahydrate and studied its phase-change discharging characteristics in double pipes through experiments. The effects of cooling water temperature at inlet and flow rate on the phase transformation process and heat transfer performance of modified barium hydroxide octahydrate were studied. The results show that increasing the inlet flow rate of cold fluid can shorten the phase-change heat-discharge time of modified barium hydroxide octahydrate, but excessive inlet flow rate would reduce the heat transfer power; increasing the cooling water temperature at inlet has little effect on the phase-change discharging time, but it would reduce the heat transfer power as well. In the range of the experiment, the optimum inlet flow rate is 80 L/h and the maximum average heat transfer power is 251 W.

Key words: renewable energy, thermal storage, phase change material, phase-change heat transfer, barium hydroxide octahydrate, shell-and-tube heat exchanger

中图分类号:

TK124

窦鹏, 于强, 樊占胜, 智瑞平, 鹿院卫, 吴玉庭, 杨桂春. 改性八水氢氧化钡相变放热特性试验研究[J]. 华电技术, 2021, 43(7): 47-53.

DOU Peng, YU Qiang, FAN Zhansheng, ZHI Ruiping, LU Yuanwei, WU Yuting, YANG Guichun. Experimental study on phase-change discharging characteristics of modified barium hydroxide octahydrate[J]. Huadian Technology, 2021, 43(7): 47-53.

图/表 12

图1

图2

表1

表2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

参考文献 14

[1]	彭达文. 蓄热罐内熔融盐相变蓄放热规律及其热管传热强化研究[D]. 北京:北京工业大学, 2019.
[2]	韩伟, 崔凯平, 赵晓辉, 等. 光热电站储热系统设计及储罐预热方案研究[J]. 华电技术, 2020, 42(4):42-46.
	HAN Wei, CUI Kaiping, ZHAO Xiaohui, et al. Design for CSP plants' energy storage system and research on preheating strategy with tanks[J]. Huadian Technology, 2020, 42(4):42-46.
[3]	钟声远, 赵军, 李浩, 等. 基于城市功能区划分的分布式相变蓄热站热经济性分析[J]. 华电技术, 2020, 42(4):23-30.
	ZHONG Shengyuan, ZHAO Jun, LI Hao, et al. Thermal economy analysis of distributed phase change heat storage stations based on urban functional zoning[J]. Huadian Technology, 2020, 42(4):23-30.
[4]	LI Z, WU Z. Analysis of HTFs, PCMs and fins effects on the thermal performance of shell-tube thermal energy storage units[J]. Solar Energy, 2015, 122:382-395. doi: 10.1016/j.solener.2015.09.019
[5]	WANG P, YAO H, LAN Z, et al. Numerical investigation of PCM melting process in sleeve tube with internal fins[J]. Energy Conversion & Management, 2016, 110(2):428-435.
[6]	OGOH W, GROULX D. Effects of the heat transfer fluid velocity on the storage characteristics of a cylindrical latent heat energy storage system: A numerical study[J]. Heat & Mass Transfer, 2012, 48(3):439-449.
[7]	SEDDEGH S, WANG X, HENDERSON A D. A comparative study of thermal behaviour of a horizontal and vertical shell-and-tube energy storage using phase change materials[J]. Applied Thermal Engineering, 2016, 93:348-358. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2015.09.107
[8]	MA Z, YANG W W, YUAN F, et al. Investigation on the thermal performance of a high-temperature latent heat storage system[J]. Applied Thermal Engineering, 2017, 122:579-592. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2017.04.085
[9]	RATHOD M K, BANERJEE J. Thermal performance enhancement of shell and tube Latent Heat Storage Unit using longitudinal fins[J]. Applied Thermal Engineering, 2015, 75:1084-1092. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2014.10.074
[10]	王艺斐. 串联式多相变储热实验与数值模拟研究[D]. 北京:中国科学院研究生院(工程热物理研究所), 2016.
[11]	HOSSEINI M J, RAHIMI M, BAHRAMPOURY R. Experimental and computational evolution of a shell and tube heat exchanger as a PCM thermal storage system[J]. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2013, 50:128-136. doi: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2013.11.008
[12]	TELKES. M. Thermal energy storage in salt hydrates[J]. Solar Energy Materials, 1980, 2(4):381-393. doi: 10.1016/0165-1633(80)90033-7
[13]	SCHRÖDER J, GAWRON K. et al. Latent heat storage[J]. International Journal of Energy Research, 1981, 5(2):103-109. doi: 10.1002/(ISSN)1099-114X
[14]	TELKES M. Thermal storage in salt-hydrates[J]. Solar Materials Science, 1980, 1:377-404.

项目	参数
相变温度/℃	78.8
相变潜热/（J·g^-1）	269.2
比热容/[J·(g·K)^-1]	1.422 91-0.013 96 t+3.380 00×10^-4 t², 30 ℃≤t≤72 ℃
热导率/[W·(m·K)^-1]	1.13

[1]	邓振宇, 汪茹康, 徐钢, 云昆, 王颖. 综合能源系统中热电联产机组故障预警现状[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(8): 67-76.
[2]	殷林飞, 蒙雨洁. 基于DenseNet卷积神经网络的短期风电预测方法[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(7): 12-20.
[3]	郑庆明, 井延伟, 梁涛, 柴露露, 吕梁年. 基于DDPG算法的离网型可再生能源大规模制氢系统优化调度[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(6): 35-43.
[4]	董强, 徐君, 方东平, 方丽娟, 陈妍琼. 基于光伏出力特性的分布式光储系统优化调度策略[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 17-23.
[5]	缪月森, 夏红军, 黄宁洁, 李云, 周世杰. 基于Informer的负荷及光伏出力系数预测[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 60-67.
[6]	孟强, 田曦, 熊亚选. 废旧发泡混凝土定型相变材料制备及热性能研究[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(3): 29-34.
[7]	陆文甜. 基于增量交换的主动配电网分布式多目标最优潮流[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(2): 43-48.
[8]	方刚, 王静, 张波波, 王俊哲. 基于Pareto解集的工业园区微网优化配置研究[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(1): 49-55.
[9]	万明忠, 王元媛, 李峻, 鹿院卫, 赵甜, 吴玉庭. 压缩空气储能技术研究进展及未来展望[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(9): 26-31.
[10]	杨波, 李成雲, 吕浩轩, 周博文, 李广地, 谷鹏. 基于多STA-GLN集成模型的电力系统暂态稳定评估方法[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(7): 48-60.
[11]	刘艺娴, 王玉彬, 杨强. 基于门控图神经网络的高容错配电网状态估计方法[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(6): 1-8.
[12]	窦真兰, 沈建忠, 张春雁, 江晶晶, 陈祺, 陈婧. 考虑供需不确定性的区域综合能源系统时间解耦分层能量管理[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(6): 17-24.
[13]	韩朝兵, 汤冰, 尹瑞麟, 朱正香, 薛明华, 祝建飞, 艾春美, 孙立. 典型综合能源系统建模及特性仿真研究[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(6): 49-58.
[14]	刘子祺, 苏婷婷, 何佳阳, 王裕. 基于多目标粒子群算法的配电网储能优化配置研究[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(6): 9-16.
[15]	陈文轩, 李学琴, 刘鹏, 李艳玲, 卢岩, 雷廷宙. 催化生物质焦油模型化合物热解规律的研究[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(5): 63-69.

改性八水氢氧化钡相变放热特性试验研究

Experimental study on phase-change discharging characteristics of modified barium hydroxide octahydrate

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 12

参考文献 14

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

项目	工况
项目	1	2	3	4	5
冷却水进口温度/℃	20	20	20	25	30
冷却水进口流量/（L·h^-1）	40	80	120	120	120