[发明专利]一种固态储热系统的热力平衡计算与设计方法

权利要求书

1.一种固态储热系统的热力平衡设计方法，其特征在于：该方法通过输入相应的参数完成加热系统参数、蓄热系统参数、换热系统参数以及风循环系统参数四个子系统构建，四个子系统之间相互联系，共同组成整个固体储热系统设计，具体如下：

蓄热体参数：输入蓄热功率P₁、蓄热时间t、蓄热裕度m及蓄热单元基本参数得出蓄热单元数量n₁和蓄热体纵向排数e作为蓄热体参数；

加热系统参数：输入与“蓄热体参数”中的蓄热功率P₁等值的加热功率P，三相加热电压U，并以加热元件基本参数为系统的输入值，对加热元件所用加热丝长度L以及表面负荷W进行计算，得出表面负荷合适的加热元件参数作为加热系统设计参数；

换热系统参数：输入与蓄热体参数中等同的蓄热功率P₁、最快放热时间t₁、换热器的进口空气温度T₁、出口空气温度T₂，换热器的供水口温度T₃、回水口温度T₄以及传热系数k，得出换热面积及换热管程数n₂作为换热系统参数；

风循环系统参数：输入换热系统参数中的换热器进口空气温度T₁、出口空气温度T₂及换热系统得出变频风机的风量S₃，并利用该变频风机的风量S₃结合风压ΔP得出电机功率。

2.根据权利要求1所述的一种固态储热系统的热力平衡设计方法，其特征在于：加热系统参数构建方法如下：

对加热系统的设计计算主要包括两步：

第一步：对加热元件所用加热丝长度进行计算，蓄热单元中加热元件加热功率为P，三相加热电压U，单相加热元件数量为n，所用加热元件的电阻率为ρ，温度系数为b，加热元件直径D，则加热元件所需加热丝长度L为：

第二步：依据第一步对加热元件所需加热丝长度L计算，对加热元件所用加热丝的表面负荷进行计算，表面负荷W为：

3.根据权利要求2所述的一种固态储热系统的热力平衡设计方法，其特征在于：加热元件的表面负荷取3～8W/cm²。

4.根据权利要求1所述的一种固态储热系统的热力平衡设计方法，其特征在于：蓄热体参数构建方法如下：

第一步、对蓄热系统的蓄热量进行计算，在已知蓄热系统的蓄热功率P₁、蓄热时间t及蓄热裕度m的情况下，蓄热体的总蓄热量Q表示为：

Q＝mP₁t (3)

第二步、对蓄热单元数量计算，在蓄热体总蓄热量Q、蓄热体初始T₀、加热结束温度T、单个蓄热单元的体积V、密度ρ₁及比热c已知的情况下，则蓄热单元数量n₁表示为：

第三步、对蓄热单元的排布数量进行计算，在已知蓄热单元数量n₁，蓄热体横向排数a，蓄热体高度排数d的情况下，蓄热体纵向排数e表示为：

5.根据权利要求4所述的一种固态储热系统的热力平衡设计方法，其特征在于：蓄热功率P₁在数值上与加热功率P相等。