一种用于强化传热的固体电蓄热改进装置及改进方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于强化传热的固体电蓄热改进装置，包括：装置箱体，其设置有入口及出口；多个蓄热体，其为圆柱体，所述蓄热体横向平行贯穿设置在所述装置箱体内部；多个折流板，其平行设置在所述蓄热体之间；其中，所述入口与所述出口分别设置在所述装置箱体的相对面，流体通过所述入口进入所述装置箱体后，垂直经过所述蓄热体以及所述折流板，通过所述出口流出所述装置箱体。本发明专利技术公开了一种用于强化传热的固体电蓄热改进方法。

Solid electric heat storage improved device and method for enhancing heat transfer

The invention discloses an electric power storage device for solid improvement, including heat transfer device box, which is provided with a plurality of entrance and exit; regenerator, the cylinder, the regenerator through horizontal parallel arranged inside the device body; a plurality of baffles, which are arranged in parallel in the between the regenerator; the entrance and the outlet are respectively arranged in the box opposite the device, flow through the entrance into the device body, the vertical through the regenerator and the baffle, through the outlet of the device box. The invention discloses an improved method of solid electric heat storage for enhancing heat transfer.

【技术实现步骤摘要】
一种用于强化传热的固体电蓄热改进装置及改进方法
本专利技术涉及固体电蓄热装置强化传热领域，具体涉及一种用于强化传热的固体电蓄热改进装置及改进方法。
技术介绍
2000年～2009年全国发电装机年均增长11.84％，累计新增电源规模超过5.5亿千瓦[1]。目前，我国电网规模已超过美国，跃居世界首位，且截至2013年末,全国发电装机总量达12.47亿kW。但近年来供电紧张的问题却无法得到解决，其原因很大程度上在于，电网负荷低、系统峰谷差大(峰谷差占高峰负荷之比高达25％-30％)，直到2015年供电紧张问题依旧没有突破性进展。因此，科学合理利用低谷电对缓解电力紧张具有很重要的意义。鉴于此，我们认为电蓄热发展将会有广阔前景，它的广泛应用能够显著缓解峰谷电荷差的矛盾，同时其无噪声无污染的特性也决定了对它的研究是适应今后社会发展潮流的。固体蓄热储能装置采用不同的配置和运行方式，可获得不同的经济效益，通常有以下3种运行方式(以北京地区用电时段划分和电价为例)：方式1：蓄热量较大，可全部用低谷电。蓄热装置全部安排在低谷8小时运行，平时段8小时和高峰段8小时不用电，此种方式的运行费用较低，但设备一次性投资较大；方式2：蓄热量不够大时，可用低谷电加平峰电，低谷电满功率运行，平峰电半功率运行。此种方式的一次性投资较小，但运行费用较高；方式3：蓄热量较小，可用低谷电加平峰电加高峰电运行。低谷电满功率运行，平峰电60％功率运行，高峰电10％功率运行，此种方式一次性设备投资最小，运行费用最高，但综合费用较低，为经济的运行方式。因此，虽然目前固体电蓄热装置能够将电量以较高的效率转化成热量，但是它并不能高效地将热量以有用能的形式输送出去，如果针对这一情况对蓄热系统进行改进，达到强化传热的效果。这将会带来巨大的社会效益。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种用于强化传热的固体电蓄热改进装置，本专利技术的专利技术目的是通过在改进装置中设置折流板对流体传热进行有效改善。本专利技术设计开发了一种用于强化传热的固体电蓄热改进方法，本专利技术的专利技术目的是通过对蓄热体内部加热电阻的电流有效控制以及对流体流速的有效控制，达到改善传热效率的目的。本专利技术提供的技术方案为：一种用于强化传热的固体电蓄热改进装置，包括：装置箱体，其设置有入口及出口；多个蓄热体，其为圆柱体，所述蓄热体横向平行贯穿设置在所述装置箱体内部；多个折流板，其平行设置在所述蓄热体之间；其中，所述入口与所述出口分别设置在所述装置箱体的相对面，流体通过所述入口进入所述装置箱体后，垂直经过所述蓄热体以及所述折流板，通过所述出口流出所述装置箱体。优选的是，所述蓄热体具有加热电阻。优选的是，所述蓄热体圆周表面设置有方形凹槽。优选的是，所述凹槽的深度为所述蓄热体直径的5％～10％。优选的是，还包括：温度传感器，其分别设置在所述装置箱体内部、所述装置箱体入口处以及所述装置箱体出口处；以及流速传感器，其设置在所述入口处。一种用于强化传热的固体电蓄热改进方法，采集监测数据，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，分别采集环境温度Ta、装置箱体内部温度Tb、流体进入装置箱体前温度Tc以及流体流出装置箱体后温度Td；步骤二、依次将上述系数进行归一化，建立三层BP神经网络的输入层向量，x＝{x1,x2,x3,x4}；其中，x1为环境温度系数，x2为装置箱体内部温度系数，x3为流体进入装置箱体前温度系数，x4为流体流出装置箱体后温度系数；步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}，m为中间层节点个数；步骤四、得到输出层向量z＝{z1,z2,z3,z4}；其中，z1为流体流速调节系数，z2为蓄热体内部加热电阻电流调节系数，z3为蓄热体内部加热电阻工作时间调节系数，z4为紧急停机信号；步骤五、控制流体流速，蓄热体内部加热电阻电流以及蓄热体内部加热电阻工作时间，使其中，其中，其中z1i、z2i、z3i分别为第i个采样周期输出层向量参数，Qmax、Imax、tmax分别为设定的流体最大流速、蓄热体内部加热电阻最大电流以及蓄热体内部加热电阻最长工作时间，Qi+1、Ii+1、ti+1分别为第i+1个采样周期时的流体流速、蓄热体内部加热电阻电流以及蓄热体内部加热电阻工作时间。优选的是，所述步骤五之后还包括：根据第i个采样周期中的环境温度、装置箱体内部温度、流体进入装置箱体前温度以及流体流出装置箱体后温度采样信号，判断第i+1个采样周期中的改进装置的运行状态，当输出信号时，进行紧急停止。优选的是，所述步骤二中，环境温度Ta、装置箱体内部温度Tb、流体进入装置箱体前温度Tc以及流体流出装置箱体后温度Td进行规格公式为：其中，xj为输入层向量中的参数，Xj分别为测量参数Ta、Tb、Tc、Td，j＝1,2,3,4；Xjmax和Xjmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值。优选的是，在所述步骤三中，所述中间层节点个数m满足：其中n为输入层节点个数，p为输出层节点个数。优选的是，初始运行状态下，流体流速、蓄热体内部加热电阻电流以及蓄热体内部加热电阻工作时间满足经验值：Q0＝0.55Qmax，I0＝0.83Imax，t0＝0.75tmax，其中，Q0为流体初始流速，I0为蓄热体内部加热电阻初始通电电流，t0为蓄热体内部加热电阻初始工作时间，Qmax为设定的流体最大流速，Imax为设定的蓄热体内部加热电阻最大电流，tmax为设定的蓄热体内部加热电阻最长工作时间。本专利技术与现有技术相比较所具有的有益效果：1、本专利技术进出口位置分别在装置的两个对角，使流体在对流传热过程无法产生快速通道，使换热更加充分，对圆柱形蓄热体表面进行开孔，打破其热边界层，来强化传热，采用开孔这样简单便捷的手段来强化传热，减少材料的消耗，符合充分合理利用能源的设计理念；2、本专利技术构建的人工神经网络，能够处理多参数、非线性系统的控制问题，能根据改进装置中的温度变化情况，自动调节流体流速、蓄热体内部电阻电流以及工作时间，提高传热效率，使用这种装置的系统工作更稳定，故障率更低，具有良好的现实意义。附图说明图1为本专利技术的外部结构示意图。图2为本专利技术的内部结构示意图。图3为本专利技术所述的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1～3所示，本专利技术提供了一种用于强化传热的固体电蓄热改进装置，其主体结构包括：入口110、出口120，装置内部的圆柱形蓄热体130，蓄热体上开的孔150，蓄热体内部的加热电阻140，折流板160以及装置箱体170；其中，入口110在装置箱体170的左侧下方，出口120在装置箱体170的右侧上方，装置箱体170内部为被横向夹持的圆柱形蓄热体130，折流板160平行设置在圆柱形蓄热体130之间，用来进行强化传热。流体从蓄热装置入口110进入蓄热装置箱体内部，与装置箱体171内被开四方形孔横向夹持的圆柱形蓄热体130进行对流换热，然后从装置出口120处流出，所述传热过程完成传热，流体从装置箱体170的入口110进入，从出口120出，在流经装置箱体170内部时垂直通过圆柱形蓄热体130以及折流板160，进而避免产生快速通道而使传热过程被削弱；在本实施例中，折流板160在装置箱体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于强化传热的固体电蓄热改进装置，其特征在于，包括：装置箱体，其设置有入口及出口；多个蓄热体，其为圆柱体，所述蓄热体横向平行贯穿设置在所述装置箱体内部；多个折流板，其平行设置在所述蓄热体之间；其中，所述入口与所述出口分别设置在所述装置箱体的相对面，流体通过所述入口进入所述装置箱体后，垂直经过所述蓄热体以及所述折流板，通过所述出口流出所述装置箱体。

【技术特征摘要】
1.一种用于强化传热的固体电蓄热改进装置，其特征在于，包括：装置箱体，其设置有入口及出口；多个蓄热体，其为圆柱体，所述蓄热体横向平行贯穿设置在所述装置箱体内部；多个折流板，其平行设置在所述蓄热体之间；其中，所述入口与所述出口分别设置在所述装置箱体的相对面，流体通过所述入口进入所述装置箱体后，垂直经过所述蓄热体以及所述折流板，通过所述出口流出所述装置箱体。2.如权利要求1所述的用于强化传热的固体电蓄热改进装置，其特征在于，所述蓄热体具有加热电阻。3.如权利要求1或2所述的用于强化传热的固体电蓄热改进装置，其特征在于，所述蓄热体圆周表面设置有方形凹槽。4.如权利要求3所述的用于强化传热的固体电蓄热改进装置，其特征在于，所述凹槽的深度为所述蓄热体直径的5％～10％。5.如权利要求4所述的用于强化传热的固体电蓄热改进装置，其特征在于，还包括：温度传感器，其分别设置在所述装置箱体内部、所述装置箱体入口处以及所述装置箱体出口处；以及流速传感器，其设置在所述入口处。6.一种用于强化传热的固体电蓄热改进方法，其特征在于，采集监测数据，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，分别采集环境温度Ta、装置箱体内部温度Tb、流体进入装置箱体前温度Tc以及流体流出装置箱体后温度Td；步骤二、依次将数据进行归一化，建立三层BP神经网络的输入层向量，x＝{x1,x2,x3,x4}；其中，x1为环境温度系数，x2为装置箱体内部温度系数，x3为流体进入装置箱体前温度系数，x4为流体流出装置箱体后温度系数；步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}，m为中间层节点个数；步骤四、得到输出层向量z＝{z1,z2,z3,z4}；其中，z1为流体流速调节系数，z2为蓄热体内部加热电阻电流调节系数，z3为蓄热体内部加热电阻工作时间调节系数，z4为紧急停机信号；步骤五、控制流体流速，蓄热体内部加热电阻电流以及蓄热体内部加热电阻工作时间，使

【专利技术属性】
技术研发人员：金英爱，闫冬峰，何彪，李禹霄，马世豪，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22