[发明专利]折流板的设计方法及内置折流板的蓄冷/热器

说明书

本发明提供一种折流板的设计方法及内置折流板的蓄冷/热器，该折流板的设计方法包括如下步骤：获取填充床式蓄热/冷器的基本参数；建立具有折流板的填充床物理模型，选择传热模型和流动模型，并计算填充床的温度场和速度场；获得初始模型结果，改变折流板的设置参数，分别计算并对比不同设置参数的折流板对应的填充床的温度场和速度场；计算不同设置参数的折流板下填充床式蓄热/冷器的压降值；设定填充床式蓄热/冷器的目标压降值和目标速度值，确定折流板的目标设置参数。本发明实现对折流板之间形成的流道进行优化，提高填充床式蓄热/冷器中的换热流体分布的均匀性，换热流体与储能工质换热更为充分，提高填充床有效容量，保证储能效果。

技术领域

本发明涉及能量存储技术领域，尤其涉及一种折流板的设计方法及内置折流板的蓄冷/热器。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭，可再生能源占比越来越大，能源结构向绿色低碳转型势在必行，可再生能源在全球能源需求中的占比日益增大。但是，由于可再生能源固有的波动性和间歇性，其发展面临着多方面挑战，而储能技术是解决这一问题的关键。储能技术能够实现能源在应用时及时存储和输送，众多储能技术中，储热和储冷技术有广泛的应用前景，其中的核心部件是蓄热/冷器。

目前，填充床式的蓄热/冷器受到广泛关注，具有安全系数高、成本较低等优势。而填充床形式的蓄热/冷器的储能效率、传热性能直接依赖于蓄热/冷器内部换热流体的分布均匀性，因此，保证蓄热/冷器的流场均匀性尤为重要。

填充床式蓄热/冷器在储能和释能过程中，换热流体沿轴向进入填充床中，与填充床中储能工质进行换热，以实现能量的存储和释放。

现有填充床式蓄热/冷器的流道设置较为单一，换热流体由填充床一端进入，并由另一端流出，对于储能规模较大，直径较大的填充床式蓄热/冷器，会存在流场分布不均的问题，而流场分布不均匀会直接影响蓄热/冷器内部温度场，即造成填充床内储能工质沿径向方向温度差异较大，填充床的有效容量减小，影响储能效果。

发明内容

本发明提供一种折流板的设计方法及内置折流板的蓄冷/热器，用以解决现有技术中蓄热/冷器内流场分布不均匀，影响储能效果的缺陷，实现保证蓄热/冷器内良好的流动均匀性，提高填充床有效容量，保证储能效果。

本发明提供一种折流板的设计方法，包括如下步骤：

获取填充床式蓄热/冷器的基本参数；

建立具有折流板的填充床物理模型，选择传热模型和流动模型，并计算所述填充床的温度场和速度场；

获得初始模型结果，改变所述折流板的设置参数，分别计算并对比不同设置参数的所述折流板对应的所述填充床的温度场和速度场；

计算不同设置参数的所述折流板下所述填充床式蓄热/冷器的压降值；

设定所述填充床式蓄热/冷器的目标压降值和目标速度值，确定所述折流板的目标设置参数。

根据本发明提供的一种折流板的设计方法，所述填充床式蓄热/冷器的基本参数包括理论储能量、直径、填充孔隙率、储能工质物理性质参数、第一换热流体通口的参数和第二换热流体通口的参数。

根据本发明提供的一种折流板的设计方法，所述建立具有折流板的填充床物理模型，选择传热模型和流动模型，并计算所述填充床的温度场和速度场的步骤中，选择所述传热模型的方式具体包括：

选择一维两相局部热非平衡模型。

根据本发明提供的一种折流板的设计方法，所述建立具有折流板的填充床物理模型，选择传热模型和流动模型，并计算所述填充床的温度场和速度场的步骤中，选择所述流动模型的方式具体包括：

计算换热流体流经填充床的雷诺数，确定换热流体流动状态，并对应选择层流模型或湍流模型。