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(lián)合硅碳棒系統(tǒng)中，電能與熱能物理特性互補性強。電力系統(tǒng)中能量相對容易傳輸?shù)^難存儲，而硅碳棒系統(tǒng)中能量較易存儲但較難傳輸，相比于電力系統(tǒng)而言是一個慣性很大的系統(tǒng)。從空問講，電能在大空問范圍輸送和優(yōu)化配置上具有天然的優(yōu)勢，而區(qū)域供熱系統(tǒng)之問一般不互聯(lián)。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(hù)結(jié)構(gòu)和輸配管網(wǎng)都具備一定的天然儲熱特性。通過協(xié)調(diào)調(diào)度合理利用互補特性是電熱聯(lián)合系統(tǒng)實現(xiàn)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(tǒng)模型由于電熱聯(lián)合調(diào)度電熱存在互補特性，硅碳棒系統(tǒng)的優(yōu)化運行會給電熱聯(lián)合系統(tǒng)提供額外的靈活性，完善的硅碳棒系統(tǒng)特性模型是探究硅碳棒系統(tǒng)對調(diào)度影響機理的重要基礎(chǔ)。管道硅碳棒模型作為熱網(wǎng)的重要組成部分，管道支路分析是熱網(wǎng)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(zhì)量、動量守恒的微分方程進(jìn)行模擬。在實際運行優(yōu)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(guān)注的參數(shù)，因此目前的管道動態(tài)過程模擬主要考慮溫度的動態(tài)過程。相關(guān)研究采用元素法分析管道溫度動態(tài)過程。即把管道沿工質(zhì)流動方向分成多段，管道微元斷面的能量關(guān)系如圖3所示。根據(jù)能量(功率)平衡關(guān)系得到管道溫度動態(tài)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(huán)境(泥土)溫度;kW,R:分別表示水的硅碳棒熱導(dǎo)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(dāng)積分步長較小時，式(1)溫度動態(tài)模型能夠較準(zhǔn)確的模擬沿管道的溫度動態(tài)過程，但對于規(guī)模較大的熱網(wǎng)模擬則計算較復(fù)雜。可以采用穩(wěn)態(tài)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(yīng)(式((1)左邊第二項與右邊第二項)，忽略流體的內(nèi)能與流體內(nèi)部的傳熱(式(1)左邊第一項與右邊第二項)。得到管道穩(wěn)態(tài)熱模型為式((2)對溫度T和距離x從入口到出口進(jìn)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(huán)境溫度及管道參數(shù)的關(guān)系，反映了管道的穩(wěn)態(tài)溫度損耗，被稱為蘇霍夫溫降公式zz。將傳熱與流動的動態(tài)解禍分析得到溫度穩(wěn)態(tài)模型，而流體在管道中流動其水力參數(shù)也會發(fā)生變化，在水力穩(wěn)態(tài)分析中認(rèn)為流量不會沿管道衰減，只計及管道兩端的水流壓強損失。zsrider.com
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