[发明专利]一种用于测量储热罐斜温层高度的方法及系统

说明书

本发明涉及一种用于测量储热罐斜温层高度的方法及系统，其中该系统包括储热罐及计算装置，储热罐包括储热罐罐体，储热罐罐体内部的热水空间及冷水空间分别布置有上部布水器及下部布水器；沿储热罐罐体高度方向设有多个温度测点，每个温度测点布置一个测温元件，用于测取不同标高液体的温度；热水空间与冷水空间在交界面形成斜温层；上部布水器及下部布水器分别连接有热水管道和冷水管道，热水管道和/或冷水管道安装有流量计；计算装置用于基于获取的斜温层通过温度测点的时间及对应流量，连续计算斜温层经过各个温度测点时的厚度。本发明能够准确测量斜温层高度，提供储热罐指标计算和性能考核依据。

技术领域

本发明属于储热罐斜温层测量技术领域，尤其涉及一种用于测量储热罐斜温层高度的方法及系统。

背景技术

储热技术旨在解决能量供求双方在时间和空间上因不匹配产生的矛盾，通过储热装置在能量富余阶段存储，在能量短缺时段释放，降低能量产生系统因外界负荷需求引起的波动，提高能源利用效率，是减轻环境污染的一种重要技术。储热系统在太阳能存储、电力调峰、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域进行了广泛的应用。

热水储热罐的主要原理是利用水的显热来储存热量，以及不同温度下水的分层特性，即温度高时，热水密度小，在浮力作用下处于储热罐上部区域；温度低的冷水由于密度大处于储热罐下部区域，从而实现了冷热水的自然分层，稳定的斜温层阻止下部的冷水和上部的热水相互混和。通过应用储热罐，在外界热负荷较低时，将多余、暂时不需要的能量储存在特定的蓄热装置中，当外界热负荷较高，供热装置输出不足时，释放储存能量。

由于储热罐内冷热水在交界面形成斜温层，斜温层厚度直接影响储热罐有效容积，若斜温层过大，必然降低储热罐储热量和放热量。而斜温层在储热罐使用过程随时间不断移动，厚度也发生变化，常规测量工具和手段无法对其进行准确测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测量储热罐斜温层高度的方法及系统，以实现对热水储热罐的储热及放热过程中，斜温层厚度在线跟踪测量，提供性能计算依据，并为储放热过程流量、温度控制提供参考。

本发明提供了一种用于测量储热罐斜温层高度的方法，包括：

基于储热罐斜温层通过温度测点的时间及对应流量，连续计算斜温层经过各个温度测点时的厚度，计算公式如下：

式中：h_n斜温层通过第n个温度测点厚度，单位为m；

Q_n为斜温层通过第n个温度测点流量，单位为m3/h；

Δt为斜温层通过第n个温度测点时间，单位为s；

r为储热罐半径，单位为m。

本发明还提供了一种用于测量储热罐斜温层高度的系统，包括储热罐及计算装置，储热罐包括储热罐罐体，储热罐罐体内部的热水空间及冷水空间分别布置有上部布水器及下部布水器，上部布水器及下部布水器用于将传输的液体均匀喷洒在上部布水器及下部布水器所在标高；沿储热罐罐体高度方向设有多个温度测点，每个温度测点布置一个测温元件，用于测取不同标高液体的温度；

热水空间处于储热罐罐体上部区域，冷水空间处于储热罐罐体下部区域，热水空间与冷水空间在交界面形成斜温层；上部布水器及下部布水器分别连接有热水管道和冷水管道，热水管道和/或冷水管道安装有流量计；

计算装置用于基于获取的斜温层通过温度测点的时间及对应流量，连续计算斜温层经过各个温度测点时的厚度，计算公式如下：

式中：h_n为斜温层通过第n个温度测点厚度，单位为m；

Q_n为斜温层通过第n个温度测点流量，单位为m3/h；