[发明专利]内置盘管式压缩空气换热系统的设计方法

说明书

本申请涉及储能技术领域，具体涉及一种内置盘管式压缩空气换热系统的设计方法，通过在压缩空气储能换热系统中的空气管道中设置一种变径螺旋管，拟定变径螺旋管的一种管径规格和相邻盘绕圆周的管径截面中心连线与空气管道的径向截面之间的夹角α，考虑在空气管道的规格、降温需求、热量损失条件一定的情况下，在满足降温所需的换热面积时，判断变径螺旋管能否按照两种不同直径的圆周盘绕并被容纳在空气管道内；判断为是时得出设计结果，判断为否时重新拟定变径螺旋管的管径规格或夹角α再次依步骤计算。通过在空气管道内设置前述的变径螺旋管，缓解现有的压缩空气储能换热系统中管壳式换热器占地面积大、换热储能效率低的问题。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种内置盘管式压缩空气换热系统的设计方法。

背景技术

先进绝热压缩空气储能技术，因储热环节的存在，使压缩空气储能具备多能流输入和输出的特点，可在综合能源利用中扮演枢纽角色。该储热方式具有极大的环境友好性和技术领先性。目前，压缩空气的储换热过程均为管壳式换热器，管壳式换热气采用空气在换热弯管内流动、换热介质在管外流动的换热方式，这样会导致空气换热后压力损失较大，从而降低系统效率。且管壳式换热器存在占地面积大、结构复杂的缺陷。

发明内容

本申请旨在提供一种内置盘管式压缩空气换热系统的设计方法，用于解决现有压缩空气的储换热过程中管壳式换热器占地面积大、空气换热压力损失大、换热效率低的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种内置盘管式压缩空气换热系统的设计方法，其目的在于将变径螺旋管沿空气管道的输送方向设置于所述空气管道内，其中所述变径螺旋管按照直径不等的两种圆周螺旋盘绕而成，所述变径螺旋管用于输送换热工质，所述设计方法包括以下步骤：

S101：根据空气的输入温度T_airin、需要达到的空气的输出温度T_airout及热损失系数a，计算所述空气管道中空气与换热工质之间的传热量Q；

S102：根据空气的输入温度T_airin、空气的输出温度T_airout和换热工质的输入温度T_lin及换热工质的输出温度T_lout，计算对数传热温差ΔT；

S103：根据所述空气管道的内径D_airin，确定所述变径螺旋管的较大盘绕直径D₁；

S104：拟定所述变径螺旋管的外径D_t和内径D_tin，并拟定相邻两个圆周的管径中心截面中心连线与空气管路径向截面之间的夹角α，根据所述变径螺旋管的外径D_t查表确定相邻两个圆周上的管径截面的中心距S，进而得到变径螺旋管的较小盘绕直径D₂；

S105：根据变径螺旋管的外径D_t、内径D_tin、空气和换热工质的物理参数，计算变径螺旋管的总传热系数k；

S106：根据总传热系数k、传热量Q、对数传热温差ΔT计算所需的换热面积A，根据换热面积A和变径螺旋管的内径D_tin计算出所需的变径螺旋管的长度L_t；

S107：根据变径螺旋管的长度L_t、较大盘绕直径D₁、较小盘绕直径D₂和中心距S计算变径螺旋管的盘绕高度H；

S108：判断高度H是否小于等于空气管道的长度L；