一种蓄热水箱及量化计算分层水箱辅助加热源功率的方法

	一种蓄热水箱及量化计算分层水箱辅助加热源功率的方法
	代兰花; 俞天阳
	2020-09-18
专利权人	常州工学院
公开日期	2020-09-18
授权国家	中国
专利类型	发明申请
摘要	本发明公开了一种蓄热水箱及量化计算分层水箱辅助加热源功率的方法，根据每层温度的不同，建立合理的散热损失计算模型，给每段水箱列出能量守恒的微分方程；S3：令水箱从上往下依次为T1、T2、T3…Tn，其中，T1、Tn的节点模型相同，T2—Tn‑1的节点模型相同；计算辅助加热源总功率、每一层的电加热功率，与理论实际总功率比较，判断分层水箱与不分层水箱的加热效率孰高。本发明对蓄热水箱分层后的每层散热损失进行精确的量化分析，再对每层的水进行加热，减小热量的损耗，减小蓄热水箱内辅助加热源的功率，进而减少耗电量。
申请日期	2020-06-29
优先权日	2020-06-29
专利状态	撤回-主动撤回
申请号	CN202010606103.8
公开（公告）号	CN111680430A
IPC 分类号	G06F30/20 ; G06F119/08
专利代理人	林娟
代理机构	哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司
CPC分类号	G06F30/20 ; G06F2119/08
权利要求	1.一种量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，其特征在于，包括如下步骤： S1：将水箱从上至下分若干段，模拟水箱内部温度变化； S2：给每段水箱列出能量守恒的微分方程； S3：令水箱从上往下依次为T1、T2、T3…Tn，其中，T1、Tn的节点模型相同，T2—Tn-1的节点模型相同；在第二类边界条件下，T1、Tn的节点模型如下式：在第二类边界条件下，T2—Tn-1的节点模型如下式：在第三类边界条件下，T1、Tn的节点模型如下式：在第三类边界条件下，T2—Tn-1的节点模型如下式：式中，λ--传热系数， △x--垂直方向单位距离， △y--水平方向单位， A--上下底面面积， S--水箱侧面积的每层面积， qw--边界上的热流密度值， h--边界上物体与周围流体间的表面传热系数， Tf--周围流体的温度； S4：计算分层水箱、不分层水箱的辅助加热源功率；设太阳辐照量为0，水箱内最低温度为水箱进口处的水温，设此处水温为15℃，辅助加热源总功率如下式：式中：P总--电加热功率，单位w， c水--水箱内水的定压比热容，取4.19kJ/(kg·℃)， m水--水箱内水的总质量(每天用水量)，单位kg， Δt--水所需要升高的温度，单位℃， η--电辅助加热的效率，取为90％[4]， T--电辅助加热时间，单位h， 3600--每度电的热值，单位J，每一段水箱的加热到预计温度所需要的功率Pi的计算公式如下：式中：Pi--i层电加热功率，单位w ci水--水箱i层内水的定压比热容，取4.19kJ/(kg·℃) mi水--水箱i层内水的总质量(每天用水量)，单位kg Δti--i层水与i-1层水之间的温差，单位℃ η--电辅助加热的效率，取为90％ T--电辅助加热时间，单位h 3600--每度电的热值，单位J μi--i层水得散热损失率/％。 S5：根据S4中计算所得每一层的电加热功率，与理论实际总功率比较，判断分层水箱与不分层水箱的加热效率孰高。 2.根据权利要求1所述的一种量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，其特征在于，辅助加热源实际功率为辅助加热源总功率与散热系数之积，散热系数用于表示高温热水对水箱内壁的导热程度，取值1.245。 3.根据权利要求2所述的一种量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，其特征在于，集热器吸收到的总热量为太阳辐射日总量、集热器面积、平板集热器效率之积。 4.根据权利要求1所述的一种量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，其特征在于，采用集中参数法分析水箱。 5.根据权利要求1所述的一种量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，其特征在于，水箱内同一平面上的水温度相同，只在垂直z轴方向上出现分层，即水温满足时间与z方向的二维函数： T＝T(z,τ) 。 6.根据权利要求1所述的一种量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，其特征在于，第二类边界条件：规定了边界上的热流密度值qw，第三类边界条件：规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度Tf。 7.根据权利要求1所述的一种量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，其特征在于，辅助加热源是为了在太阳能产热量不足时的加热设备。 8.根据权利要求7所述的一种量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，其特征在于，辅助加热源感应到温度不足时，自动开启；反之关闭。 9.根据权利要求8所述的一种量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，其特征在于，辅助加热器的设置位置在蓄热水箱的上端面处，并且处于供热水调节区的前端，即T1层水箱中。 10.一种蓄热水箱，其特征在于，根据权利要求1-9任意一项所述的量化计算分层蓄热水箱辅助加热源功率的方法，将水箱分为六段，每一段内温度相等，各段温度不等；进水口在水箱底部，出水口在水箱顶部。
被引用专利数量	1
简单法律状态	失效
文献类型	专利
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/107478
专题	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	代兰花,俞天阳. 一种蓄热水箱及量化计算分层水箱辅助加热源功率的方法[P]. 2020-09-18.