喷淋式填充床储热特性实验研究

【作者】 谢宁宁； 王亮； 王艺斐； 盛勇； 杨征； 纪律； 陈海生；

【机构】 中国科学院工程热物理研究所；

【摘要】 储热技术是太阳能热发电系统的重要组成,是解决太阳辐照不稳定、降低发电成本的关键技术,其性能的好坏对太阳能热发电系统具有重要影响。低成本、高效率的储热技术是当前储热领域的研究热点,本文将具有高效换热性能的喷淋式换热技术与采用固体蓄热介质为材料的填充床相结合,提出了一种新型储热技术---喷淋式填充床储热技术。该技术中流体传热工质经过喷淋装置,雾化成细小液滴或分流成若干液柱,喷淋至填充床表面渗流向下,并与固体填充床储热材料发生换热,并存储起来。其该技术中以成本低廉的固体填充床材料为储热介质,而价格较高的液态传热介质循环使用、用量较少,因此该技术具有效率高、成本低等特点。为验证该储热技术的可行性,本文建立了基础实验台,开展了喷淋式填充床持液量与储热特性实验研究。实验中以水、导热油为传热介质,蓄热球为蓄热介质,对不同工况下的蓄热系统的流动及蓄热性能进行了实验研究。结果表明,流量、填充高度对动持液量影响较大,对静持液量的影响较小,静持液量约为0.06。总持液量随着流量的增加而增加,随着高度的增加而减小,在实验工况下总持液量位于在0.08~0.24之间。储热实验研究结果表明,储热过程中,填充床内部储热介质自上而下逐层升高,具有较强的斜温层效应。并且发现在相同条件下,以水为介质时蓄热颗粒-流体之间的相间传热温差低于以导热油为传热介质时的温差。根据本文的实验结果可以估算本蓄热系统的成本仅为纯导热油蓄热系统的1/3~1/4,具有很高的工程应用价值。更多还原