[发明专利]一种单罐多层填充床蓄热器设计方法

摘要

本发明涉及一种单罐多层填充床蓄热器设计方法。首先，确定设计目标参数，即最小有效蓄热量与最小蓄热效率。随后，分别分析使用各备选填料的单层填充床蓄热器的蓄热性能(蓄热量、蓄热效率)，并对填料进行优选与分类。接着，根据所选填料的类别与颗粒直径，设计其在多层蓄热器中的填充位置。随后，根据设计目标参数及填料物性，初步设计多层蓄热器结构参数。然后，分析上述多层蓄热器蓄热效率，并根据最小蓄热效率设计要求调整各填料的填充比例。接着，分析调整后的多层蓄热器的有效蓄热量，并根据最小有效蓄热量设计要求调整蓄热器直径，从而完成单罐多层填充床蓄热器的设计。本方法可迅速有效地进行蓄热器设计，并可达到提高蓄热性能的目的。

主权项

1.一种单罐多层填充床蓄热器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定蓄热器的设计目标参数：最小有效蓄热量Qmin、最小蓄热效率ηmin；2)筛选单罐多层填充床蓄热器的填料：首先，根据实际情况提出多种备选填料；然后，分别构建使用各备选填料的单罐单层填充床蓄热器的流动传热数值计算模型，基于构建的模型，对各蓄热器放热过程进行模拟计算，分析各填料的蓄热性能；然后，对填料进行筛选分类：以价格与效率为筛选指标，筛选出综合性能好于设定值的填料，称之为“基础填料”；以有效蓄热量为筛选指标，选出有效蓄热量高于设定值的填料，称之为“蓄热量提高填料”；以蓄热效率为筛选指标，选出蓄热效率高于设定值的填料，称之为“调节填料”；最后，根据工程实际，将筛选出的A种(A≥1)基础填料、B种(B≥1)蓄热量提高填料与C种(C≥1)调节填料作为多层结构的三类填充填料，该三类填料按A种、B种和C种在蓄热器中由下至上依次填充，在每类填料中，将所筛选出的填料按填料颗粒当量直径从小到大，由下至上依次填充；3)初步设计单罐多层填充床蓄热器的结构参数：根据最小有效蓄热量Qmin与最小蓄热效率ηmin设计要求，计算蓄热器理想蓄热量，根据理想蓄热量、填充床径高比、三类填料填充比例以及各填料的物性参数，初步计算获得单罐多层填充床蓄热器的结构参数，其结构参数包括：填充床高度、填充床直径、各填料的填充厚度；4)根据蓄热效率调整各填料的填充厚度比例：对由步骤3)所设计的单罐多层填充床蓄热器进行放热过程模拟计算，获得其蓄热效率ηm，若ηm≥ηmin，则该设计结果满足设计要求，那么接着进行步骤5)，若ηm<ηmin，则该设计结果不满足设计要求，保持蓄热器高度不变，将底层基础填料的填充厚度增加至原来的1.02倍，顶层调节填料的填充厚度增加至原来的1.10倍，并相应缩减中层蓄热量提高填料的厚度，重复步骤4)，直至蓄热效率符合设计要求后进行步骤5)；5)最后，对由步骤4)所确定的单罐多层填充床蓄热器进行放热过程模拟计算，获得其有效蓄热量Qflow，若Qflow≥Qmin，则设计完成，若Qflow

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