风能搅拌致热工质产热性能研究

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风能致热是近几十年来兴起的一种高效率的风能利用新技术,其原理是利用风能捕获装置直接将风能转化为热能,可以直接供温室、住宅利用。为解决风能致热产热的关键问题,本研究设计并搭建了一套采用六直叶圆盘涡轮作为搅拌致热叶片的搅拌致热试验系统,分析了不同搅拌工质的温升速率、搅拌功率和致热效率,并采用计算流体力学(CFD)技术进行仿真模拟,以寻求高效的搅拌致热工质。本文共选用17种工质,包括水、46#抗磨液压油、废弃机油、石蜡油、淀粉悬浊液、沙子悬浊液、饱和NaCl溶液和9%NaHCO3溶液8种单独搅拌工质,和水与46#液压油、废弃机油、石蜡油3种工质分别以1:2、1:1、2:1体积比例配制成的9种混和搅拌工质。主要研究结论如下:(1)本试验设计的风能搅拌致热装置由变频器、三相异步电动机、转速转矩传感器、减速机、致热器及数据采集器等组成,其结构简单、运行稳定,能够较好的模拟不同风速下的搅拌致热情况。(2)在300500 r·min-1转速范围内,不同搅拌工质的比热容、密度和粘度影响其的升温效果和致热效果。油类搅拌工质的温升较水类高,但致热效率较低。油类与水配比可以增加搅拌致热工质的致热效果,其中石蜡油与水1:1配比的搅拌工质致热效率最高,达到42.84%,其温升与石蜡油接近,致热效率超过组成其的石蜡油、水两种工质。(3)利用CFD技术较好的模拟了搅拌致热器内部实际运行状态。使用不同工质对搅拌致热器内压力、湍流强度有一定影响,对搅拌速度影响不大,CFD计算功率与试验功率相近,表明可以使用CFD技术对搅拌致热装置进行研究。
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