面向工业余热回收的储能特性研究毕业论文
2022-01-12 08:01
论文总字数：18896字
摘 要
本文首先对我国工业余热的背景做了介绍，其次论述了现阶段熔融盐显热储能技术的研究现状。通过对研究现状的总结，选取熔融盐作为研究对象，应用建模及数值模拟的方法研究熔融盐的蓄热特点，再经过合理的分析，获得储能过程中熔盐的温度变化、储热量及储热速率等，为熔融盐显热储能提供理论依据。
经过对熔融盐显热储能过程的研究，得到了影响其储能性能的因素，即换热工质的温度高低对熔融盐的蓄热性能有着直接的影响，而换热工质的流速对其蓄热过程无明显影响。
根据研究结果可得知，因换热工质的流速对蓄热过程无较为明显影响，所以应合理选择换热工质的流速，以求达到节约成本的目的；其次因为换热工质的温度高低对蓄热过程有着直接影响，所以因尽量使得换热与蓄热物质之间温差较大，以期得到最好的储热性能。
关键词：工业余热 蓄热器 熔融盐 数值模拟
Study on energy storage characteristics of industrial waste heat recovery
Abstract
Firstly, this paper introduces the background of industrial waste heat in China, and then discusses the research status of sensible heat storage technology of molten salt. Based on the summary of the research status, the molten salt is selected as the research object, and the heat storage characteristics of molten salt are studied by modeling and numerical simulation. After reasonable analysis, the temperature heat storage capacity and heat storage rate of molten salt in the process of energy storage are obtained, which provides theoretical basis for the sensible heat storage of molten salt.
Through the study of the sensible heat storage process of molten salt, the factors that affect its energy storage performance are obtained, the temperature of the heat exchanger has a direct impact on the heat storage performance of molten salt, while the flow rate of the heat exchanger has no significant impact on its heat storage process.
According to the research results, as the flow rate of heat exchanger has no obvious influence on the heat storage process, the flow rate of heat exchanger should be reasonably selected to save the cost; secondly, because the temperature of heat exchanger has a direct impact on the heat storage process, and the temperature difference between heat exchanger and heat storage material should be as large as possible to obtain the best heat storage performance.
Key Words: Industrial waste heat; Heat accumulater; Fuse salt; Numerical simulation
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状 2
1.2.1 工业废余热的研究现状及进展 2
1.2.2 熔融盐显热储能的研究现状 3
1.3 研究内容与研究方法 5
1.3.1 研究内容 5
1.3.2 研究方法 6
第二章 fluent软件简介及熔盐显热储能原理 7
2.1 fluent软件简介 7
2.2 熔融盐显热储能原理 7
2.3 计算流体力学与控制方程 8
第三章 间接蓄热器的建模及网格划分 11
3.1 间接蓄热器设备的分析设计 11
3.2 间接蓄热器的自然对流建模 12
3.3 模型设置与网格划分 14
3.3.1 模型基础数据的设置 14
3.3.2蓄热器的网格划分及独立性验证 14
第四章 模拟结果及分析 17
4.1 数值模拟结果与分析 17
4.1.1 导热油流量变化对蓄热情况的影响 17
4.1.2 导热油进口温度变化对蓄热情况的影响 18
4.1.3 蓄热量分析 19
第五章 经济效益分析 20
第六章 结论与展望 21
6.1 本文结论 21
6.2 研究展望 21
参考文献 23
致 谢 27
第一章 绪论
1.1 研究背景
近年来，由于传统能源日渐消耗，而我国仍处于发展中国家阶段，传统能源在工业化的进程中仍然占有很大比重，且对于能源的利用率较低，经济效益差，这使得资源紧缺问题日益严重。又因为如电力、风力和燃气等新型替代能源的连续性、经济性以及储量问题很难得到实施，继而进一步加剧了能源短缺问题。因此，提高能源的利用效率和减轻环境污染越来越被人们和政府关注[1,2]。为了缓解能源紧缺问题，主要是从“开源”这方面着手，即开发新的能源或者从现有的能源之中挖掘未得到充分利用的能源[3]。 开发新能源有着众多限制，而我国作为当今世界最大的制造业国家，工业部门在生产和制造过程中会产生出数量巨大的余热资源，这些余热资源大部分都被浪费。据相关文献资料统计，我国各行各业生产设备所产生的余热，其总量大约是占我国化石燃料消耗总计量的20%—70%，其中，能够回收和二次使用的废余热约占余热总量的百分之六十之多，这些数据有力的表明了我国余热资源节能潜力的巨大，并且普遍存在于各高耗能行业[4]。工业能耗在整个社会能耗中占比较多，工业余热储量丰富。到目前为止，工业余热回收再利用的研究在各个国家开展了多年，我国也对此展开了深入的相关研究，所研究的领域成果颇丰。据有关的数据表明，我全国的余废热的资源把其全部转化成为标准的化石燃料资源，余热资源总共可以达到4000多万吨之多[5]。下表就我国主要的耗能行业的余热能源的使用情况做了一个统计。
表1-1 不同工业行业余热资源以及余热利用率 （单位：万吨标准煤/年） | |||||
行业 | 余热资源量 | 余热资源率 | 已回收利用余热量 | 余热资源回收率 | 可回收余热量 |
机械 | 120 | 3.1 | 20 | 16.7 | 100 |
煤炭 | 70 | 2.2 | 30 | 42.9 | 40 |
纺织 | 70 | 6.1 | 30 | 42.9 | 40 |
轻工 | 280 | 6.1 | 70 | 21.9 | 210 |
建材 | 305 | 3.2 | 85 | 27.9 | 220 |
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