用于压缩空气储能的多级径向流泵涡轮机:实验分析和建模 Egoï Ortego 1,2 , Antoine Dazin 1 , Frédéric Colas 3 , Olivier Roussette 1 , Olivier Coutier Delgosha 1,4 , Guy Caignaert 1 1 Univ.里尔、法国国家科学研究院、ONERA、巴黎高科艺术与工学院、里尔中央理工学院、UMR 9014-LMFL - 里尔流体力学实验室 - Kampé de Fériet,F-59000,里尔,法国。 2 MINES ParisTech-PSL 研究型大学-CES,法国帕莱索 3 Univ.里尔,巴黎高工学院,里尔中央理工学院,HEI,EA 2697 - L2EP - 电工技术与电力电子实验室,F-59000 里尔,法国 4 Kevin T. Crofton 弗吉尼亚理工大学航空航天与海洋工程系,弗吉尼亚州布莱克斯堡 24060,美国 摘要 近年来,能源格局演变引发了网络管理问题,例如可再生生产来源的日益整合,这些变化刺激了与电网相连的存储系统的不断发展。在现有的存储技术中,水气系统似乎提供了一种清洁、廉价的能源存储解决方案。本研究分析了使用旋转动力可逆泵/涡轮的闭式循环空气-水直接接触积累系统。使用独特的能量转换机器和易于回收的材料可以实现经济高效、环保且使用寿命长的存储技术。本文重点介绍该系统在实验室环境中的实验实现与分析,以及其多物理动态行为的建模。为了应对系统多变的运行条件,成功测试了两种不同的液压机实时控制策略。最后讨论了整体系统效率。效率控制策略实现了31%的往返效率,功率控制策略分别使充电和放电模式下的交换功率精度达到5%和23%。多物理动态模型导致涡轮机模式加速度预测的误差为 4%,这表明这种建模方法对于此类瞬态系统具有重要意义。术语符号希腊符号和运算符定容比热容 (J/(kg.K))Δ差
本文比较了径向和轴向流填充床的净系统效率,包括热效率和压力下降效应,用于热能储存。传统的包装床系统是圆柱形几何形状,其中流体从一端流向另一端。然而,热分层和高压下降的问题导致了最近对径向流动系统的研究。一个潜在的好处是径向流量系统中的压降降低。本文使用数值模型比较了长宽比(ar = h / d床)的径向流量和轴向流量系统的性能(ar = h / d床)从0.21到1.92,在所有情况下,存储量保持恒定。当径向流床处于较低的长宽比(短/宽)时,将改善热锋,但压降很高。在高纵横比下,径向流动的速度降低,导致压降降低,但在热锋中的扩展增加,从而降低了热效率。相反的趋势在轴向流中注明。的热效率为83-91%,径向流量为83-94%,轴向流量为85-94%。净效率在内,包括压力下降的范围为74-82%,轴向流量为80-87%。在两个系统中,峰值效率均在最高和最低的纵横比之间。虽然某些具有径向流量的长宽比从净效率的角度胜过轴向流量,但结果表明,轴向流的最高净效率高于径向流量的轴向流量。总体而言,本文强调了创新TES设计的重要性及其提高能源效率的潜力。
目前的工作介绍了一种创新的分层径向流量堆满的热能储能,能够增强热力和静水性能,从而限制了它们固有的权衡。通过1D-TWO相数值方法,在热力学方面和流体动力学方面都在建模所提出的填充床的热量储能概念的性能。用于工业应用和实验室原型的代表性存储大小被认为是为了突出规模的潜力和原型制作的代表性。形象。研究包括一组主要设计变量以及一组旨在突出主要操作参数影响的敏感性分析的热量存储设计的多目标优化。结果表明,所提出的存储几何形状可以同时优化热力学性能和流体动力性能。相对于统一的径向流量堆积的床存储(相对于轴向流量单位,高于85%),提议的存储单元可以以高于70%的压降降低,而有用的持续时间降低低于5%。工业规模的存储将受益于低宽高比和模块化单元的布置,从而确保系统的灵活性增强并减少了寄生消耗,这要归功于较低的压力损失,同时保证了充电和放电操作的大量有用持续时间。这项工作为未来的原型制作和验证铺平了道路。缩小的原型可以很好地表示所提出的热量储能解决方案的热和水动力行为和验证相关的基础。
印度班加罗尔 pujari.ankush@iitb.ac.in; rudrodip@nias.res.in; sandip.saha@iitb.ac.in 摘要 - 热化学储能 (TCES) 因其高热能密度和在相当长的时间内可靠的保温而没有显著损失,在季节性储热和空间加热应用中越来越受到关注。盐水合物和潮湿空气基固气反应对已被证明对空间加热特别有用。以电能形式吹过填料床反应器所需的辅助功率是一个重要的考虑因素,因为它取决于系统的各种设计参数。本研究提出了一种径向流环形反应器配置。它显示流动工作要求减少了 65%-80%。需要优化流动方向和流速等参数以获得更好的性能并确保更少的流动工作要求。关键词:热化学储能、径向流、环形反应器、压降。1. 简介
高温填充床热能存储是一种经济可行的大规模储能解决方案,适用于未来无化石能源场景。本研究介绍了一种独一无二的径向填充床热能存储实验装置,以及基于实验研究的性能评估。存储性能基于一组无量纲标准和指标进行分析。实验室规模的原型具有 49.7 kWh th 的能量容量,在非加压干燥气流下的工作温度在 25 ◦ C 至 700 ◦ C 之间。评估了充电和放电过程中不同工作流体质量流量和入口温度的影响。所提出的存储设计可确保在 700 ◦ C 充电后至充电状态达到 55.8% 期间,压降有限(低于 1 mbar)和热损失约 1.11%。已记录的最大总热效率为 71.8%,并强调了效率、热均匀性和温跃层厚度之间的权衡。这项研究证明,降低压降是径向流填料床设计的关键优势。研究表明,温跃层退化是这种热能存储设计的主要弱点。