基本介紹
內容介紹,目錄,
內容介紹
世界經濟的快速發展需要更多的能源，而化石能源的短缺促使世界各國將開發可再生能源作為戰略性新興產業置於優先發展的地位。儲能作為能源利用的重要環節，對工業節能和可再生能源利用具有特別重要的作用。規模化可再生能源熱利用是未來我國能源的發展重點，但由於可再生能源縣有間歇性和不能穩定供應的缺陷，不能滿足工業化大規模連續供能的要求，而工業用能是我國最大的終端用能消費部門，占全國能源消費總量的比重一直維持在70%左右。一次能源利用率大大低於先進國家，主要原因之一是間歇式高品質餘熱沒有得到有效利用，因此必須發展高效蓄熱技術，以提高能源利用效率。本書從可再生能源規模化利用和工業節能技術領域中選擇中高溫蓄熱技術作為基礎研究的工程背景，結合本書合著者及研究團隊多年從事太陽能熱利用、傳遞強化與節能技術研究的實踐整理而成。
本書的編寫對於工業生產過程以及可再生能源和新能源利用領域，例如化工、冶金、熱動、核工業等領域熱能儲存與轉換技術的工業化套用，具有較好的指導意義和實用價值，可供從事能源利用領域的科研和工程技術人員、高等學校的教師和研究生、本科生作為專業參考資料或教材使用。
本書的編寫對於工業生產過程以及可再生能源和新能源利用領域，例如化工、冶金、熱動、核工業等領域熱能儲存與轉換技術的工業化套用，具有較好的指導意義和實用價值，可供從事能源利用領域的科研和工程技術人員、高等學校的教師和研究生、本科生作為專業參考資料或教材使用。
目錄
《21世紀新能源叢書》序1
前言
主要符號表
第1章 緒論
1.1 蓄熱技術概述
1.1.1 蓄熱方式
1.1.2 傳熱蓄熱材料
1.2 蓄熱性能的評價方法
1.2.1 蓄熱系統的蓄熱量
1.2.2 蓄熱系統的熵產
1.2.3 基於斜溫層厚度定義的蓄熱效率
1.2.4 斜溫層穩定性判據
參考文獻
第2章 熔融鹽顯熱蓄熱過程傳熱特性
2.1 基本原理
2.2 熔融鹽球形填充床顯熱蓄熱過程數值分析
2.2.1 蓄熱模型
2.2.2 蓄熱材料密度的影響
2.2.3 蓄熱材料導熱係數的影響
2.2.4 空隙率對蓄熱性能的影響
2.2.5 顆粒直徑對蓄熱性能的影響
2.2.6 熔鹽密度對蓄熱性能的影響
2.2.7 熔鹽進口流速對蓄熱性能的影響
2.2.8 熔鹽進口溫度對蓄熱性能的影響
2.3 熔融鹽球形填充床顯熱蓄熱過程實驗分析
2.3.1 實驗裝置
2.3.2 蓄熱罐預熱溫度
2.3.3 熔鹽的溫度分布
參考文獻
第3章 熔融鹽相變蓄熱過程流動與傳遞規律
3.1 基本原理
3.2 相變蓄熱傳熱分析
3.2.1 精確解分析
3.2.2 數值求解分析
3.2.3 相變蓄熱過程傳熱強化理論與途徑
3.3 熔融鹽球形填充床潛熱蓄熱過程數值模擬
3.3.1 蓄熱模型
3.3.2 相變蓄熱罐的蓄熱性能
3.3.3 初始溫度對蓄熱性能的影響
3.3.4 導熱油進口溫度對蓄熱性能的影響
3.3.5 導熱油進口流速的影響
3.3.6 不同導熱油比熱的影響
3.3.7 相變球顆粒直徑的影響
3.3.8 熔融鹽相變材料潛熱的影響
3.4 熔融鹽球形填充床相變蓄熱實驗研究
3.4.1 熔鹽球型填充床相變蓄熱罐
3.4.2 相變蓄熱罐預熱溫度
3.4.3 熔鹽的進口溫度
3.4.4 相變溫度的影響
3.4.5 熔鹽溫度變化
3.4.6 球內相變材料自然冷卻降溫
參考文獻
第4章 熔融鹽高溫斜溫層混合蓄熱的熱過程特性
4.1 熔融鹽高溫斜溫層混合蓄熱方法
4.1.1 系統組成
4.1.2 工作原理
4.2 熔融鹽單相流體斜溫層蓄熱的數值模擬
4.2.1 計算模型
4.2.2 控制方程
4.2.3 數值計算方法
4.2.4 瞬態傳熱與流動特性
4.2.5 斜溫層厚度隨熔融鹽流體進口速度的變化
4.2.6 斜溫層厚度隨長徑比的變化
4.3 多孔介質中熔融鹽流體斜溫層蓄熱的熱特性
4.3.1 局部熱平衡模型與局部非熱平衡模型的適用性
4.3.2 多孔介質局部熱平衡模型
4.3.3 多孔介質特性參數對傳熱與流動性能的影響
4.3.4 瞬態傳熱與流動特性
4.3.5 操作參數對熔融鹽高溫斜溫層蓄熱性能的影響
4.4 基於局部非熱平衡的熔融鹽斜溫層蓄熱的數值模擬
4.4.1 計算模型
4.4.2 數值計算方法
4.4.3 局部非熱平衡模型的模擬結果
4.5 高溫熔融鹽殼管式相變換熱器的傳熱特性
4.5.1 研究裝置
4.5.2 數值模型
4.5.3 數值計算方法
4.5.4 自然對流對液相率分布的影響
4.5.5 液相率隨熔化時間的變化
4.5.6 管內流體的流動方向對液相率的影響
4.5.7 殼管式相變換熱器完全熔化的判據
4.6 高溫熔融鹽蓄熱器的實驗測試
4.6.1 蓄熱單罐實驗件的結構設計
4.6.2 實驗研究內容與方法
4.6.3 熔融鹽單相流體斜溫層蓄熱單罐的蓄熱特性
4.6.4 多孔介質中熔融鹽流體斜溫層蓄熱單罐的蓄熱特性
4.6.5 熔融鹽殼管式相變換熱器的蓄熱特性
參考文獻
第5章 甲烷重整熱化學儲能過程特性
5.1 熱化學儲能技術
5.1.1 熱化學儲能體系
5.1.2 常見熱化學反應儲能體系
5.1.3 甲烷重整體系
5.2 二氧化碳甲烷重整反應熱力學分析
5.3 鉑-釕雙金屬催化劑製備及穩定性和積炭分析
5.3.1 二氧化碳甲烷重整催化劑
5.3.2 催化劑製備
5.3.3 催化劑性能評價
5.3.4 催化劑的性能和穩定性
5.3.5 催化劑穩定性的機理分析
5.3.6 表面積炭的理論分析
5.3.7 表面積炭實驗分析
5.4 管殼式催化重整反應器的數值模擬
5.4.1 催化重整反應的數值模擬
5.4.2 數理模型及數值方法
5.4.3 化學動力學模型
5.4.4 動力學結果與討論
5.4.5 模型驗證
5.4.6 反應器結構對CO2/CH4催化重整反應的影響
5.4.7 重整反應條件對CO2/CH4催化重整反應的影響
5.5 管內有序堆積填充床重整反應的數值模擬
5.5.1 數理模型及數值方法
5.5.2 模型驗證
5.5.3 模擬結果與討論
參考文獻
第6章 蓄熱系統設計與控制
6.1 熔融鹽蓄熱系統設計
6.1.1 蓄熱系統構成
6.1.2 熔鹽流體傳遞迴路與吸熱器、蓄熱容器之間的連線
6.1.3 傳熱蓄熱迴路的加熱和保溫
6.1.4 熔鹽長軸泵
6.1.5 故障工況的研究與預防
6.2 蓄熱系統測試與控制
6.2.1 測試與控制環節
6.2.2 溫度測試
6.2.3 壓力測試
6.2.4 流量測量
6.2.5 液位測量
6.2.6 流量控制(高溫閥門)
6.2.7 蓄熱系統的自動控制
6.2.8 測試和控制案例
參考文獻
第7章 中高溫蓄熱技術的套用
7.1 可再生能源領域
7.1.1 高溫顯熱蓄熱系統
7.1.2 高溫相變套用
7.2 工業過程的餘熱利用
7.2.1 蓄熱式換熱器
7.2.2 熔融鹽蓄熱套用
7.3 新型蓄熱技術及發展趨勢
7.3.1 新型中高溫蓄熱技術
7.3.2 中高溫蓄熱發展趨勢
參考文獻
主要符號表
第1章 緒論
1.1 蓄熱技術概述
1.1.1 蓄熱方式
1.1.2 傳熱蓄熱材料
1.2 蓄熱性能的評價方法
1.2.1 蓄熱系統的蓄熱量
1.2.2 蓄熱系統的熵產
1.2.3 基於斜溫層厚度定義的蓄熱效率
1.2.4 斜溫層穩定性判據
參考文獻
第2章 熔融鹽顯熱蓄熱過程傳熱特性
2.1 基本原理
2.2 熔融鹽球形填充床顯熱蓄熱過程數值分析
2.2.1 蓄熱模型
2.2.2 蓄熱材料密度的影響
2.2.3 蓄熱材料導熱係數的影響
2.2.4 空隙率對蓄熱性能的影響
2.2.5 顆粒直徑對蓄熱性能的影響
2.2.6 熔鹽密度對蓄熱性能的影響
2.2.7 熔鹽進口流速對蓄熱性能的影響
2.2.8 熔鹽進口溫度對蓄熱性能的影響
2.3 熔融鹽球形填充床顯熱蓄熱過程實驗分析
2.3.1 實驗裝置
2.3.2 蓄熱罐預熱溫度
2.3.3 熔鹽的溫度分布
參考文獻
第3章 熔融鹽相變蓄熱過程流動與傳遞規律
3.1 基本原理
3.2 相變蓄熱傳熱分析
3.2.1 精確解分析
3.2.2 數值求解分析
3.2.3 相變蓄熱過程傳熱強化理論與途徑
3.3 熔融鹽球形填充床潛熱蓄熱過程數值模擬
3.3.1 蓄熱模型
3.3.2 相變蓄熱罐的蓄熱性能
3.3.3 初始溫度對蓄熱性能的影響
3.3.4 導熱油進口溫度對蓄熱性能的影響
3.3.5 導熱油進口流速的影響
3.3.6 不同導熱油比熱的影響
3.3.7 相變球顆粒直徑的影響
3.3.8 熔融鹽相變材料潛熱的影響
3.4 熔融鹽球形填充床相變蓄熱實驗研究
3.4.1 熔鹽球型填充床相變蓄熱罐
3.4.2 相變蓄熱罐預熱溫度
3.4.3 熔鹽的進口溫度
3.4.4 相變溫度的影響
3.4.5 熔鹽溫度變化
3.4.6 球內相變材料自然冷卻降溫
參考文獻
第4章 熔融鹽高溫斜溫層混合蓄熱的熱過程特性
4.1 熔融鹽高溫斜溫層混合蓄熱方法
4.1.1 系統組成
4.1.2 工作原理
4.2 熔融鹽單相流體斜溫層蓄熱的數值模擬
4.2.1 計算模型
4.2.2 控制方程
4.2.3 數值計算方法
4.2.4 瞬態傳熱與流動特性
4.2.5 斜溫層厚度隨熔融鹽流體進口速度的變化
4.2.6 斜溫層厚度隨長徑比的變化
4.3 多孔介質中熔融鹽流體斜溫層蓄熱的熱特性
4.3.1 局部熱平衡模型與局部非熱平衡模型的適用性
4.3.2 多孔介質局部熱平衡模型
4.3.3 多孔介質特性參數對傳熱與流動性能的影響
4.3.4 瞬態傳熱與流動特性
4.3.5 操作參數對熔融鹽高溫斜溫層蓄熱性能的影響
4.4 基於局部非熱平衡的熔融鹽斜溫層蓄熱的數值模擬
4.4.1 計算模型
4.4.2 數值計算方法
4.4.3 局部非熱平衡模型的模擬結果
4.5 高溫熔融鹽殼管式相變換熱器的傳熱特性
4.5.1 研究裝置
4.5.2 數值模型
4.5.3 數值計算方法
4.5.4 自然對流對液相率分布的影響
4.5.5 液相率隨熔化時間的變化
4.5.6 管內流體的流動方向對液相率的影響
4.5.7 殼管式相變換熱器完全熔化的判據
4.6 高溫熔融鹽蓄熱器的實驗測試
4.6.1 蓄熱單罐實驗件的結構設計
4.6.2 實驗研究內容與方法
4.6.3 熔融鹽單相流體斜溫層蓄熱單罐的蓄熱特性
4.6.4 多孔介質中熔融鹽流體斜溫層蓄熱單罐的蓄熱特性
4.6.5 熔融鹽殼管式相變換熱器的蓄熱特性
參考文獻
第5章 甲烷重整熱化學儲能過程特性
5.1 熱化學儲能技術
5.1.1 熱化學儲能體系
5.1.2 常見熱化學反應儲能體系
5.1.3 甲烷重整體系
5.2 二氧化碳甲烷重整反應熱力學分析
5.3 鉑-釕雙金屬催化劑製備及穩定性和積炭分析
5.3.1 二氧化碳甲烷重整催化劑
5.3.2 催化劑製備
5.3.3 催化劑性能評價
5.3.4 催化劑的性能和穩定性
5.3.5 催化劑穩定性的機理分析
5.3.6 表面積炭的理論分析
5.3.7 表面積炭實驗分析
5.4 管殼式催化重整反應器的數值模擬
5.4.1 催化重整反應的數值模擬
5.4.2 數理模型及數值方法
5.4.3 化學動力學模型
5.4.4 動力學結果與討論
5.4.5 模型驗證
5.4.6 反應器結構對CO2/CH4催化重整反應的影響
5.4.7 重整反應條件對CO2/CH4催化重整反應的影響
5.5 管內有序堆積填充床重整反應的數值模擬
5.5.1 數理模型及數值方法
5.5.2 模型驗證
5.5.3 模擬結果與討論
參考文獻
第6章 蓄熱系統設計與控制
6.1 熔融鹽蓄熱系統設計
6.1.1 蓄熱系統構成
6.1.2 熔鹽流體傳遞迴路與吸熱器、蓄熱容器之間的連線
6.1.3 傳熱蓄熱迴路的加熱和保溫
6.1.4 熔鹽長軸泵
6.1.5 故障工況的研究與預防
6.2 蓄熱系統測試與控制
6.2.1 測試與控制環節
6.2.2 溫度測試
6.2.3 壓力測試
6.2.4 流量測量
6.2.5 液位測量
6.2.6 流量控制(高溫閥門)
6.2.7 蓄熱系統的自動控制
6.2.8 測試和控制案例
參考文獻
第7章 中高溫蓄熱技術的套用
7.1 可再生能源領域
7.1.1 高溫顯熱蓄熱系統
7.1.2 高溫相變套用
7.2 工業過程的餘熱利用
7.2.1 蓄熱式換熱器
7.2.2 熔融鹽蓄熱套用
7.3 新型蓄熱技術及發展趨勢
7.3.1 新型中高溫蓄熱技術
7.3.2 中高溫蓄熱發展趨勢
參考文獻
