基于移动气流口的新型储热填充床动态特性分析OA
Dynamic characteristics analysis of a novel thermal energy storage packed bed based on a moving airflow inlet and outlet
为解决传统填充床储热系统出口温度非稳态波动问题,本研究提出一种基于移动气流口的新型储热填充床.该结构通过驱动气流进出口沿填充床纵向动态移动,实现了传热斜温层的准稳定推移,在高效率的同时使得储/释热过程中温度波动分别降低至38.61%和28.66%,提高了出口气流能量品质与系统运行稳定性.针对该新型进出口移动式结构,本研究建立了新型填充床的非稳态换热模型,开展了连续储释热工况的三维动态数值仿真,探究了气流口移动方式、运行条件、材料等因素对新型填充床储热动态特性的作用机制.结果显示,本研究的填充床在长宽比为4∶1时可平衡效率与稳定性;减小填充球粒径能提高效率,但不利于稳定性;对于本研究采用的长宽高比为4∶1∶15、总体积0.06 m3的填充床,在质量流量0.007 kg/s、储/释热时间6250 s的运行条件下可满足热效率95.76%的稳定循环运行;93%的进出口移动范围可改善温度"滞后"现象,提升填充床循环性能,使其以较低波动长期循环运行.本研究为大规模高温储热提供了新的技术路线与解决方案.
To address outlet temperature fluctuations in conventional packed-bed thermal energy storage(TES)systems,this study proposes a novel packed bed with moving inlet and outlet.By dynamically moving the inlet and outlet along the longitudinal direction,the system achieves quasi-stable thermocline motion.As a result,temperature fluctuations during the charging and discharging processes are reduced to 38.61%and 28.66%,respectively,improving both outlet airflow quality and system stability.A transient heat transfer model was developed for the new packed bed,and three-dimensional dynamic numerical simulations were carried out under continuous charging and discharging conditions.The effects of inlet/outlet movement mode,operating conditions,and packing materials on dynamic thermal storage characteristics were systematically investigated.The results show that a packed bed with a 4∶1 aspect ratio offers a favorable balance between efficiency and stability.Although reducing particle size improves efficiency,it also reduces system stability.For a packed bed with relative dimensions of 4∶1∶15(length∶width∶height)and a total volume of 0.06 m3,stable cyclic operation with a 95.76%thermal efficiency was achieved at a 0.007 kg/s mass flow rate and 6250 s charging/discharging times.In addition,the 93%inlet and outlet movement range alleviates the temperature lag effect,enhances cyclic performance,and enables long-term operation with low fluctuations.This study provides a new technical route and theoretical basis for applying moving inlet and outlet packed beds in large-scale high-temperature TES systems.
张艳;王亮;林曦鹏;林霖;葛志伟;张双;李文博;王珩沅;陈海生
中国科学院工程热物理研究所,北京 100190||中国科学院大学,北京 100049||长时规模储能重点实验室(中国科学院),北京 100190||"压缩空气储能"北京市重点实验室,北京 100190中国科学院工程热物理研究所,北京 100190||中国科学院大学,北京 100049||长时规模储能重点实验室(中国科学院),北京 100190||"压缩空气储能"北京市重点实验室,北京 100190中国科学院工程热物理研究所,北京 100190||中国科学院大学,北京 100049||长时规模储能重点实验室(中国科学院),北京 100190||"压缩空气储能"北京市重点实验室,北京 100190中国科学院工程热物理研究所,北京 100190||长时规模储能重点实验室(中国科学院),北京 100190||"压缩空气储能"北京市重点实验室,北京 100190中国科学院工程热物理研究所,北京 100190||长时规模储能重点实验室(中国科学院),北京 100190||"压缩空气储能"北京市重点实验室,北京 100190中国科学院工程热物理研究所,北京 100190||长时规模储能重点实验室(中国科学院),北京 100190||"压缩空气储能"北京市重点实验室,北京 100190中国科学院工程热物理研究所,北京 100190||长时规模储能重点实验室(中国科学院),北京 100190||"压缩空气储能"北京市重点实验室,北京 100190中国科学院工程热物理研究所,北京 100190||长时规模储能重点实验室(中国科学院),北京 100190||"压缩空气储能"北京市重点实验室,北京 100190中国科学院工程热物理研究所,北京 100190||中国科学院大学,北京 100049||长时规模储能重点实验室(中国科学院),北京 100190||"压缩空气储能"北京市重点实验室,北京 100190
能源科技
填充床储热移动气流口热稳定性热效率㶲效率
packed-bed thermal storagemoving airflow portsthermal stabilitythermal efficiencyexergy efficiency
《储能科学与技术》 2026 (8)
3042-3053,12
国家自然科学基金(U25B6014),中国科学院国际合作局对外合作重点项目资助(117GJHZ2023009MI).
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