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硅碳棒中熱能的傳輸包括流動過程

2021-10-30 15:24:31     點擊:

    電熱聯合硅碳棒系統中,電能與熱能物理特性互補性強。電力系統中能量相對容易傳輸但較難存儲,而硅碳棒系統中能量較易存儲但較難傳輸,相比于電力系統而言是一個慣性很大的系統。從空問講,電能在大空問范圍輸送和優化配置上具有天然的優勢,而區域供熱系統之問一般不互聯。從時問講,電能的存儲一直是研究的熱點和難點,而熱能的存儲較為便捷,并且建筑圍護結構和輸配管網都具備一定的天然儲熱特性。通過協調調度合理利用互補特性是電熱聯合系統實現資源時空匹配,解決新能源消納問題的重要手段。硅碳棒系統模型由于電熱聯合調度電熱存在互補特性,硅碳棒系統的優化運行會給電熱聯合系統提供額外的靈活性,完善的硅碳棒系統特性模型是探究硅碳棒系統對調度影響機理的重要基礎。管道硅碳棒模型作為熱網的重要組成部分,管道支路分析是熱網分析的前提。與電能流動的單一過程不同,在硅碳棒中熱能的傳輸包括流動過程與傳熱過程的混合過程,分別涉及壓強、流量、溫度、熱量等多個變量,通過基本的熱、質量、動量守恒的微分方程進行模擬。在實際運行優化中,相比于溫度變化過程,流動過程的變化較小,并且對于管道單一對象,溫度是運行最關注的參數,因此目前的管道動態過程模擬主要考慮溫度的動態過程。相關研究采用元素法分析管道溫度動態過程。即把管道沿工質流動方向分成多段,管道微元斷面的能量關系如圖3所示。根據能量(功率)平衡關系得到管道溫度動態過程一維偏微分方程如式(1)所示式中:Pw·吼,W"A,riz分別表示管道水的密度·比熱容、面積和流量;T"Te分別示管道斷面溫度與環境(泥土)溫度;kW,R:分別表示水的硅碳棒熱導率和每單位長度管道的熱阻,其中熱阻表示溫度差與熱功率的比值;x為管道縱向距離量;t為時刻。當積分步長較小時,式(1)溫度動態模型能夠較準確的模擬沿管道的溫度動態過程,但對于規模較大的熱網模擬則計算較復雜??梢圆捎梅€態溫度模型模擬管道溫度變化,即考慮流體的燴通量和與管道表面的對流效應(式((1)左邊第二項與右邊第二項),忽略流體的內能與流體內部的傳熱(式(1)左邊第一項與右邊第二項)。得到管道穩態熱模型為式((2)對溫度T和距離x從入口到出口進行積分并化簡得[zoTo一T+(T一TeerTeCp,wy(3)中,To,T;分別表示管道出口、入口的平均溫度式((3)表示管道出口溫度與入口溫度、環境溫度及管道參數的關系,反映了管道的穩態溫度損耗,被稱為蘇霍夫溫降公式zz。將傳熱與流動的動態解禍分析得到溫度穩態模型,而流體在管道中流動其水力參數也會發生變化,在水力穩態分析中認為流量不會沿管道衰減,只計及管道兩端的水流壓強損失。www.btytrade.com


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