专题1蓄热器课件

蓄热器蒸汽蓄热器(锅炉中应用)在工业锅炉供汽系统中储存多余热量并在需要时将所蓄热量释放出来的设备。在工业锅炉供汽系统中如果用汽量经常发生大幅度的波动，不仅会引起锅炉汽压、水位上下波动，使锅炉运行操作困难，还会导致锅炉燃烧效率降低。在这种情况下应用蓄热器能有效地稳定锅炉负荷，改善锅炉运行条件，不使锅炉效率降低。锅炉蓄热器有变压式和定压式两类，变压式蓄热器的工作压力随所储热量的增减而变化，其中最典型的是蒸汽蓄热器。定压式蓄热器的工作压力恒定，其中以给水蓄热器最为常用。变压式蒸汽蓄热器是一种平衡工业企业用汽负荷波动的节能设备。它利用热水储存热量，利用蒸汽的凝集与蒸发传递热量，在用汽负荷小时把一部分能量贮藏起来，到用汽负荷大时释放出来，使锅炉的产汽量和燃烧工况稳定。卧式蒸汽蓄热器结构及流程图

1-低压分汽缸2-蒸汽蓄热器3-锅炉4-高压分汽缸5-油泵6、7-自动调节阀8、9-排汽截至阀、止回阀10-人孔11-液动支座12-固定支座13-排水阀14-循环筒15-蒸汽喷头16-水位计17、18-进汽止回阀截止阀蓄热器工作过程蓄热器安放在蒸汽源（锅炉等）和蒸汽用户之间，其进口与锅炉的出口高压管道相连，并由高压侧自控阀门V1控制；其出口则与用户的低压蒸汽管道相连接，由低压侧自控阀门V2控制。当用汽负荷减少，其压力信号迅速传递给V2阀，使其自动关小，其阀门流量正好为用户所需流量，而过剩的高压蒸汽通过装设于本体内的喷嘴喷入水中，冷凝放出汽化潜热后，使罐内的水温逐渐升高，罐内的蒸汽压力随之提高，水位也随之上升，这个过程称为充热过程。当用汽负荷突然增加，则由于压力信号的作用使V2阀开度加大，过热水迅速闪急蒸发，产生二次蒸汽，以补充锅炉供气量的不足，本体罐内压力降低，水位降低，这就是蓄热器的放热过程。蓄热器与锅炉的联接方式为并联。器内饱和水的压力立即下降，致水温高于降压后的相应饱和温度而成为过热水，形成剩余热量。过热水就迅速自蒸发，产生饱和蒸汽流出蓄热器送往热用户，补充该时锅炉直接供汽的不足。安装蓄热器后的锅炉出力情况

折线的高度代表了锅炉的输出蒸汽量，当曲线部分在折线之上时，为蓄热器的放热过程；这时，折线与曲线之间的垂直距离即为蓄热器的蒸汽输出量。蒸汽蓄热器和锅炉串联

1-供汽往低压用户2-蒸汽蓄热器3-接自充热汽源（或锅炉）蒸汽蓄热器和锅炉串并联比较并联时，如高压供汽为过热蒸汽，则直接供汽一路仍供过热蒸汽给用户，但另一路经过蓄热器输出的是饱和蒸汽，两路蒸汽汇流后仍可能供过热度有所下降的过热蒸汽给低压用户。如果低压用户需用饱和蒸汽，则蓄热器的进出汽管不可相通，并联方式不适用，可用串联方式。压力和能量变化变压式蓄热器中的水在经蒸汽充热提高温度和压力以后，只有在当蓄热器内压力下降时才形成过热水而发生自蒸发，所产生的蒸汽为饱和蒸汽，其压力必定低于充热压力。因此过热蒸汽存在着压力比原充入蒸汽压力低和过热度消失（如用过热蒸汽充热）的热力损失，亦即能质有所降低。蓄热器分为常压与有压蓄热器两类，有压蓄热器蓄热水温度通常小于120℃，而常压蓄热器其蓄热水温度小于98℃。蓄热器的运行依据不同温度的水其密度差异的冷热水分层原理，温度高的供水处于蓄热罐的上部区域，而温度低的回水处于蓄热罐的下部区域。蓄热时，冷水从蓄热罐底部排出；而热水从蓄热罐上部区域蓄入罐内；放热过程，则流向相反。为了保证蓄热器的可靠运行，最重要的是控制进入/流出的水流量，以防止蓄热器内冷热水层的混合，参见下图温度分层型空实槽多槽切换型陶瓷蓄热体空气源热泵蓄能除霜系统结构及测点布置空调中蓄能一种立式盘管式相变蓄热器结构卧式光管相变蓄热水槽太阳能蓄热应用相变蓄热水槽构造2封装式：水槽内设封装蓄热单元，与冰蓄冷与蓄冷封装冰类似；可能的结构：卧式、立式；封装单元：球形，圆柱型，矩形块型；可能的改进，强化传热（封装单元内传热强化）；封装式立式封装改进型冰球矩形块型封装商用相变蓄热产品电热相变蓄热商用热水器相变蓄能袋06年清华-相变蓄热球体堆积床图b图a传热模型

如下假设：

1)相变传热过程的斯蒂芬数Ste<<1，即在相变过程中可忽略显热的影响；

2)对融化问题，忽略相变材料液相自然对流；

3)传热流体流程长度远大于球径，即L>>2r0；

4)球体内固相和液相无密度差，各相内物性均一；

5)掠过单元球体外表面的流体温度及对流换热系数的不均匀性可忽略。

由假设4)和5)可知，单元球体凝固与融化过程相变界面呈同心球形状，如图b所示。传热模型

能量平衡方程——对相变球体：

其中，下角标p，f，w分别代表相变材料、流体和球壳。初始条件：rp(x,t=0)=rp,0(x)，Tf(x,t=0)=Tf,i；边界条件：Tf