基于Workbench的固体电蓄热装置换热通道参数优化

作者：陈梦东; 章康; 马美秀; 康伟

来源：热能动力工程, 2023, 38(10): 64-94.

DOI：10.16146/j.cnki.rndlgc.2023.10.008

• 电蓄热装置
• 储热性能
• 换热通道
• 结构优化

为了解决固体电蓄热装置储释热过程的温度分布均匀性问题，需要对蓄热体换热通道结构参数开展优化设计。根据对称性建立了表征空气与蓄热材料传热过程的传热单元，以传热单元平均温度最大和压力损失最小为优化目标，基于ANSYS Workbench的响应面优化模块对蓄热砖的几何参数(高度、宽度、厚度)和换热通道宽度开展优化设计。结果表明：恒定入口流速下，换热通道高度和宽度的增加，对传热单元平均温度的提高影响较小，但是换热通道宽度对压力损失的改变有显著影响；蓄热砖宽度或高度对于蓄热过程平均温度的改变影响明显，水平方向蓄热砖宽度由15 mm增加到40 mm平均温度降低约7.5 K,竖直方向蓄热砖高度由15 mm增加到30 mm整体蓄热温度线性降低(降温幅度7.5 K),竖直方向蓄热砖高度为20 mm、入口温度1 023 K时升温速度达到297.5 K/h;通过传热单元结构参数敏感性分析可知，设计换热通道选择的蓄热砖宽度和高度均不宜过大。