2002年--熱水器外文翻譯--國(guó)內(nèi)一款在設(shè)計(jì)性能上改進(jìn)的存儲(chǔ)式電熱水器（譯文）

1、<p>　　10400漢字，7000單詞，36000英文字符</p><p>　　出處：Hegazy A A, Diab M R. Performance of an improved design for storage-type domestic electrical water-heaters[J]. Applied energy, 2002, 71(4): 287-306.</p>

2、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯</p><p><b>　?。?013屆）</b></p><p>　　外文題目 Performance of an improved design for storage-type </p><p>　　domestic electrical water-heaters

3、 </p><p>　　譯文題目 國(guó)內(nèi)一款在性能上改進(jìn)的存儲(chǔ)式電熱水器 </p><p>　　外文出處 Applied Energy 71 (2002) 287–306 </p>&l

4、t;p>　　學(xué) 生 </p><p>　　學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 自動(dòng)化 </p><p>　　校內(nèi)指導(dǎo)教師 專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) </p&g

5、t;<p>　　校外指導(dǎo)老師 專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) </p><p>　　國(guó)內(nèi)一款在設(shè)計(jì)性能上改進(jìn)的存儲(chǔ)式電熱水器</p><p>　　Adel A. Hegazy*, M.R. Diab</p><p>　　Minia大學(xué)工程學(xué)院，機(jī)械動(dòng)力工程和能源部門(mén)</p><p&

6、gt;<b>　　摘要</b></p><p>　　考慮節(jié)能，本文對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的儲(chǔ)水式電熱水器（EWHs）的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有相同的容積和額定功率的傳統(tǒng)的EWHs進(jìn)行了比較。試驗(yàn)中使用兩種不同規(guī)格水箱，一個(gè)高寬比為1，5 l/min排水速度，一個(gè)高寬比為2，10 l/min排水速度，選擇三個(gè)不同高度的加熱元件。結(jié)果表明，在平均停留時(shí)間里，改進(jìn)的EWHs可以提供更多幾乎恒溫?zé)崴?/p>

7、，這一點(diǎn)是用戶(hù)比較關(guān)注的。由于在加熱器儲(chǔ)罐內(nèi)做了更好的熱分層，因此改進(jìn)的EWHs，表現(xiàn)出更高的放電效率。同時(shí),熱性能的增加也增強(qiáng)了罐子的效率和減少了熱量降低的速度。這些特性直接影響到能源消費(fèi)而且可以減少電費(fèi)。本設(shè)計(jì)的改進(jìn)只是簡(jiǎn)單的調(diào)整,以適應(yīng)只需要輕微修改就可以適合現(xiàn)有的EWH模型?！?—2002愛(ài)思唯爾科學(xué)有限公司版權(quán)所有。 </p><p><b>　　1、介紹</b></p>

8、;<p>　　儲(chǔ)水式電熱水器的加熱器（EWHs）被廣泛應(yīng)用于許多的國(guó)家，它在世界各地的眾多的商業(yè)工業(yè)設(shè)施中扮演重要角色。特別要說(shuō)的是，他們?cè)诎l(fā)展中國(guó)家的市區(qū)和郊區(qū)地區(qū)的大多數(shù)住宅建筑中都很受歡迎，在這些地方大多數(shù)的住宅建筑內(nèi)的每家每戶(hù)都有獨(dú)立的水加熱器。 相比于大型中央熱水系統(tǒng)，除了減少成本是其主要優(yōu)點(diǎn)外，它還具有使用簡(jiǎn)單和可靠性高，水消耗的花費(fèi)和在等待水溫加熱到可以接受的溫度的時(shí)間都是很理想的。此外，它們不需要重

9、新加壓熱水，它的內(nèi)部會(huì)被保持在主壓力沿儲(chǔ)罐與加熱元件（耐電型）中。因此，這對(duì)管道、泵和熱交換器成本都會(huì)有很大的節(jié)省。另外，由用戶(hù)調(diào)整的恒溫器設(shè)定點(diǎn)的40-90℃的范圍內(nèi)，可以很容易地控制的儲(chǔ)罐內(nèi)的熱水的溫度。此外，它已被證明在一個(gè)5口人或以下的家庭使用都是非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。 國(guó)內(nèi)儲(chǔ)水式EWHs的唯一的缺點(diǎn)，是會(huì)造成對(duì)電能的過(guò)度消費(fèi)。希勒等人指出，這樣的水加熱系統(tǒng)，歷來(lái)都是過(guò)度的的設(shè)計(jì)，以確保有足夠的熱水可用。市場(chǎng)上的恒溫器設(shè)定點(diǎn)大

10、多數(shù)是在60℃和65℃之間，因此可安裝EWHS。此外，當(dāng)需要大量的熱水時(shí)，恒溫器設(shè)定點(diǎn)應(yīng)由用戶(hù)調(diào)整的更高，從而增加存儲(chǔ)的水的熱容量。當(dāng)冷水進(jìn)入存儲(chǔ)的</p><p>　　圖1. 國(guó)內(nèi)電熱水器：（a）傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)（b）改進(jìn)的設(shè)計(jì)（c）一種改進(jìn)的設(shè)計(jì)入口擴(kuò)散器</p><p>　　在圖所示上發(fā)生最小的混合，相較于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如圖1所示，這必須固定在進(jìn)氣口的罐側(cè)面。另外，為了消除熱水拉伸和水箱中的

11、水體的其余部分之間的熱交換，在以往的設(shè)計(jì)中，出口端口也遷移至上方，在進(jìn)氣口的存儲(chǔ)槽的側(cè)表面上，且盡可能高。出口擴(kuò)散器僅僅是??12.7毫米（0.5英寸）的標(biāo)準(zhǔn)鋼耦合，會(huì)對(duì)焊接箱體表面進(jìn)行沖洗。</p><p><b>　　3、實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　兩個(gè)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的EWHs專(zhuān)門(mén)作了性能測(cè)試，讓他們具有相等的50升存儲(chǔ)容量，但尺寸不相同。加熱器A有一個(gè)圓筒形儲(chǔ)罐

12、其高度H = 0.4米，內(nèi)部直徑D= 0.4 m（即縱橫比為1），而罐加熱器B高度是0.634米、內(nèi)徑0.317米的，得到的縱橫比2。這兩個(gè)存儲(chǔ)罐放在相同的2mm厚的熱鍍鋅鋼板的絕緣的橫向表面上，和具有相同厚度的玻璃纖維墊的頂部和底部。在圖中示意性地示出一個(gè)典型的測(cè)試加熱器。每個(gè)加熱器的兩個(gè)冷水傳出口位于同一水平距罐的底部4厘米，熱水入口位于罐子的頂部4厘米。入口和出口是按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)正常的出入口的，而修改后的設(shè)計(jì)和配置，是按照上面所解釋進(jìn)

13、行設(shè)計(jì)的。 這兩種測(cè)試用的加熱器A和B都配備了必要的閥裝置和相關(guān)聯(lián)的管道，從常規(guī)的入口 - 出口進(jìn)行組合切換。調(diào)節(jié)冷水的傳入流量，并通過(guò)使用在出口端口連接的控制閥，由此提高熱水拉伸的流率，同時(shí)保持在測(cè)試過(guò)程中完全打開(kāi)入口閥。使用校準(zhǔn)的秒表計(jì)量取水率。調(diào)整出口控制閥的開(kāi)關(guān)，可以更好更準(zhǔn)確的測(cè)量流量，始終在0.1升/分鐘。然而，冷水從一個(gè)高位大水龍頭流入水箱，以確保穩(wěn)定的流量條件。進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，為2 5和10升/分鐘的出水率相同的水流

14、量，在入口</p><p>　　每一個(gè)EWH水箱內(nèi)的水的瞬態(tài)溫度分布圖都是用直徑為0.315毫米的九號(hào)康銅電偶線測(cè)量的。熱電偶探針直接從灌頂?shù)囊粋€(gè)開(kāi)口垂直插入，并靠近它的中軸，如圖2表示。熱電偶的交接處是位于存儲(chǔ)水的體積的九成的位置處。對(duì)于常規(guī)的設(shè)計(jì)或改進(jìn)的設(shè)計(jì)，這種測(cè)量的方法是用于確定具有熱分層特性的兩個(gè)加熱器的A和B的儲(chǔ)罐冷/熱水的放電/充電過(guò)程。兩個(gè)熱電偶放置在入口和出口的位置，用以連續(xù)監(jiān)測(cè)流入和流出的水的

15、溫度。用這兩個(gè)溫度，再與水的抽出率相結(jié)合，就可以評(píng)估熱水器儲(chǔ)水箱的能量。溫度信號(hào)由加熱測(cè)試儀采集并通過(guò)鏈接傳輸?shù)絺€(gè)人計(jì)算機(jī)。無(wú)論水流量多大，池內(nèi)水溫?cái)?shù)據(jù)均以30秒的時(shí)間間隔采樣。熱電偶的標(biāo)定結(jié)果表明，整體測(cè)量精度是在0.2攝氏度上下。 流動(dòng)可視化試驗(yàn)需要研究流入的冷水流的特點(diǎn)，無(wú)論它是傳統(tǒng)型號(hào)還是改進(jìn)之后的。實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)鋼罐內(nèi)進(jìn)行的，它的尺寸是70*70*70立方厘米，正面有一個(gè)60*60平方里米的玻璃窗。最初，貯水池是充滿(mǎn)了明

16、確的具有70攝氏度的均勻溫度的熱水。相反的，流入的冷水分別保持在恒定的25 攝氏溫度下的高架罐內(nèi)并用黑色染料給它涂色從而方便觀察流動(dòng)模式的特征性。流動(dòng)可視化通過(guò)使彩色冷水通過(guò)常</p><p>　　圖2.加熱器實(shí)驗(yàn)的示意圖</p><p>　　4、測(cè)試過(guò)程和放電效率</p><p>　　在模擬一個(gè)國(guó)內(nèi)EWH實(shí)際操作的試驗(yàn)程序中，除了一些小的細(xì)節(jié)上的不同，基本序列都與

17、歐洲系統(tǒng)測(cè)試組的程序相似。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，水被允許從特定的EWH儲(chǔ)罐排出并仔細(xì)控制其通過(guò)常規(guī)或改進(jìn)的進(jìn)口的5 l/min和10 l/min的排水速度。然后，關(guān)閉出口閥門(mén)，以確保在激活加熱元件之前存儲(chǔ)箱已經(jīng)裝滿(mǎn)了冷水并保持在一個(gè)均勻的溫度下。150分鐘后，關(guān)閉電加熱器并記錄儲(chǔ)罐內(nèi)的初始溫度分布。隨即，出口的閥門(mén)打開(kāi)并排放出相當(dāng)于三罐容積（3vst）的水量（vo），同時(shí)以相同的速度（vi）向貯存罐內(nèi)注入一定溫度（Ti）的冷水。在這個(gè)放點(diǎn)/充

18、電過(guò)程中，V0=Vi=V,記錄和監(jiān)測(cè)流出和流入的溫度（T0,Ti）和九個(gè)熱電偶罐內(nèi)的溫度（T1,T2…T9）,以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。當(dāng)然，每個(gè)測(cè)試的持續(xù)時(shí)間取決于水的體積流量，但是，在一般情況下可以說(shuō)，每個(gè)測(cè)試持續(xù)平均停留的時(shí)間的三倍（3tres）即為存儲(chǔ)罐的完全充電時(shí)間：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　盡管溫度數(shù)據(jù)被記錄為時(shí)間的函數(shù)（

19、T），這些數(shù)據(jù)可以由提取的體積(v)和恒定的體積流量表示：V=tv。因此，排出EWH的水的歷史溫度可以很容易的聯(lián)系到排出的水量，這被稱(chēng)為“抽出溫度曲線”。同時(shí)，它可以以公式的形式來(lái)表示：</p><p><b>　　（2）</b></p><p>　　請(qǐng)注意T0(V=0)實(shí)際上是熱水器水箱最初出現(xiàn)的最高溫度，以排出端口處設(shè)初始時(shí)間t=0。</p><

20、;p>　　在放出熱水之前記錄貯存罐內(nèi)的初始溫度分布，，用于計(jì)算儲(chǔ)存在水箱中的相對(duì)于冷水溫度（Ti）的初始能量。</p><p>　?。?）即密度p和貯存箱第j層的體積（Vj）的比熱。貯水箱的層的總數(shù)是九，它對(duì)應(yīng)于水箱中的熱電偶的數(shù)目。在公式（3）中，它是假定每個(gè)熱電偶測(cè)量的溫度（Tj）都是超過(guò)整個(gè)子體積（Vj）的。式（3）也被用來(lái)計(jì)算在任何時(shí)間（t）水儲(chǔ)存的能量（Ti）。</p><p

21、>　　另一方面，離開(kāi)貯水箱的水所產(chǎn)生的有效的能量在確定的時(shí)間（t）下是可以計(jì)算出來(lái)的：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　相同的體積流量的基礎(chǔ)上，在入端口和出端口端口測(cè)量流入和流出水的溫度。采用式（1），然而，傳遞的能量也可以用公式表示t=t/tres，這也等于V/Vs，如下: </p>

22、;<p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　其中t的上限是3。</b></p><p>　　這是評(píng)估所提出的改進(jìn)設(shè)計(jì)是發(fā)生在重要的水箱內(nèi)溫度分層的放電過(guò)程中，反過(guò)來(lái)，也提升了EWHs A和B的性能。這是通過(guò)計(jì)算得到的放電效率評(píng)估，它被定義為在第一平均停留時(shí)間傳遞的凈熱能量比上儲(chǔ)存在熱水器里面的初始能量，因此放點(diǎn)

23、效率可以表示為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　通過(guò)使用公式（3）和公式（5）。應(yīng)該說(shuō)，放電效率與定義的存儲(chǔ)效率是相同的與圖相反的是，Wildin和Truman提出了YOO和PAK的存儲(chǔ)效率，還有充電過(guò)程中Hahne和Chen提出的充電效率。</p><p>　　事實(shí)上，水流的混合在熱水放點(diǎn)的過(guò)程中是不可避免的

24、。因此，放電效率在兩個(gè)極限值之間變化。上線是伊塔dis=100%,它可以不斷的在一個(gè)完美理想的沒(méi)有任何混合和干擾的流動(dòng)方式下推進(jìn)熱水。在整個(gè)放點(diǎn)過(guò)程中，也可以非常完美的混合罐中的冷水和熱水。對(duì)于在這種不分層的情況下，用最初恒溫水箱中的水，它可以很容易地證明，顯示撤回一個(gè)罐體積的水后，等于63.2％，V = Vst。通過(guò)提高水的提取量可以提高其放電效率，速度接近95％的值為V = 3Vst。實(shí)現(xiàn)抽水后通過(guò)一個(gè)罐容積后的充放電效率的上限來(lái)實(shí)

25、現(xiàn)本設(shè)計(jì)的改進(jìn)，這意味著存儲(chǔ)在熱水器水箱中的熱能的有效利用，并反過(guò)來(lái)，顯著節(jié)省電力消耗。</p><p><b>　　5、結(jié)果與討論</b></p><p>　　這項(xiàng)研究的過(guò)程中進(jìn)行了二十四個(gè)實(shí)驗(yàn)觀察儲(chǔ)罐的縱橫比H / D的影響，加熱元件的相對(duì)高度H／h，料流速度V，在入口和出口端配置50L的尺寸的EWHs。此外，檢查水在熱水器中的瞬態(tài)溫度分布，揭示了這些參數(shù)對(duì)儲(chǔ)水熱

26、分層的影響和它是如何影響加熱器性能的。這個(gè)分布圖可由高度（Z / H）和溫度T *定義的公式表示：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中，T（Z，T）是高度z處的儲(chǔ)存水的溫度和給定的時(shí)間t。 （T = 0）的初始溫度分布的儲(chǔ)水內(nèi)EWHs A和示于圖B之后150分鐘的加熱期間。如圖3所??示，平均的基礎(chǔ)上，并且由加熱元件的相對(duì)高度

27、的參數(shù)化，小時(shí)/ H。顯然，與罐上任何一半水的溫度相比，在貯存罐A和B被視為取決于顯著的貯存罐的縱橫比的下半部幾乎是均勻的（H / D）和元素的相對(duì)高度（H / H）。因此，貯存罐內(nèi)部的溫度更均勻。</p><p>　　圖3.加熱器A和B內(nèi)的水的初始溫度分布圖（分別使用#1，#2和#3加熱元件）</p><p>　　因此，如果罐中的溫度更均勻，這更有利用于高縱橫比的貯存罐和短尺寸的加熱元件

28、。當(dāng)加熱爐B的1號(hào)加熱元器件處于極端情況下時(shí)（H / D = 2），然而，在相鄰的區(qū)域中的溫度分布在罐的底部相鄰的區(qū)域發(fā)生部分輕微的變化，一部分原因是歸咎于通過(guò)金屬管道和支承桿的EWH會(huì)產(chǎn)生冷卻從而形成傳導(dǎo)熱損失。因此，由于散熱片熱損失的效果與預(yù)期的也有所不同，這導(dǎo)致初始化（t = 0）時(shí)熱電偶的讀數(shù)存在多種可能性。在一般情況下，在t = 0的一個(gè)特定的EWH A或B的初始溫度分布，它們都通過(guò)一定的加熱元件1，2～3，除了第一個(gè)熱電偶由

29、于靠近池底外其余得溫度分布幾乎都是相同的。</p><p>　　貯水罐EWHs A和B的冷/熱水放電/充電過(guò)程在5升/分鐘的速度下的瞬態(tài)溫度分布（T＞0）由圖4和5表示出來(lái)。圖（a，c）是傳統(tǒng)的型號(hào)，圖（b，d）是用編號(hào)為1和2的熱元件設(shè)計(jì)的改進(jìn)版本。為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，加熱元器件3和加熱元器件2所產(chǎn)生的結(jié)果并不是因?yàn)樗鼈兺庑蜗嗨?。在一般情況下，瞬態(tài)溫度分布被認(rèn)為是顯著依賴(lài)于于進(jìn)口/出口的設(shè)計(jì)以及貯存罐的縱橫比H / D

30、的配置。通過(guò)圖4的（b，d）和圖5的（b，d）來(lái)看，雖然改進(jìn)設(shè)計(jì)的EWHs A和B的溫度分布從特性上來(lái)看是相似的，但與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相應(yīng)的分布所不同的是它們有著定量的差異。然而，常規(guī)設(shè)計(jì)的EWHs A和B具有不同的溫度分布，如圖4（a和c）和圖5（a和c）所示。</p><p>　　我們首先應(yīng)該關(guān)注一下圖4（a和c）和圖5（a和c）所示的溫度分布，它分別表示了短的和長(zhǎng)的管道從儲(chǔ)罐作為入口和出口從擴(kuò)散器的底部垂直插入的

31、傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。顯然，加熱器A和加熱器B的溫度分布是完全不同的。此外，值得注意的是在圖4（a和c）的加熱器A，只要t>0.1,它就具有一個(gè)充分混合的貯存罐和均勻的溫度。相反，加熱器B的溫度分布具有強(qiáng)烈的熱分層，由圖5的a 和c可以看出，在貯存罐的下部存在這一個(gè)厚的溫躍層。然而，用于加熱儲(chǔ)水的1號(hào)元素可以使這種循環(huán)的尺寸變得更大更強(qiáng)。這歸因于倒U形狀的熱元件，所以在較小的溫度梯度上，它能影響流動(dòng)和混合的過(guò)程。這樣的流動(dòng)行為可以通過(guò)流動(dòng)可

32、視化實(shí)驗(yàn)表明，垂直管入口的簡(jiǎn)單的擴(kuò)散器會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的混合，而且也是貯存罐內(nèi)流入的冷水和熱水之間的輔助說(shuō)明?；旌瞎奘且粋€(gè)以5升/分鐘的流速和水的順序?yàn)?0厘米的高度（HA）形成的，混合區(qū)占據(jù)了大部分的試驗(yàn)艙，從而大大提高水混合率。另一方面，當(dāng)熱水的高度是60厘米的順序（HB）時(shí)，在</p><p>　　圖4. 5 l/min排水速度的熱水器A（H / D = 1）放電過(guò)程中的瞬態(tài)溫度分布圖，其中圖（a），（c）代表傳

33、統(tǒng)熱水器，圖（b），（d）代表該進(jìn)熱水器， #1和#2代表加熱元件</p><p>　　圖5表示的是在5 l/min排水速度的情況下，瞬態(tài)溫度分布的曲線圖，其中（a,c）表示的是加熱器B（H/D =2）的溫度分布，（b,d）為常規(guī)加熱器的溫度分布。</p><p>　　在試驗(yàn)箱的流動(dòng)模式為像蘑菇形狀的水流，而流通區(qū)域的體積縮小到只占大多數(shù)貯存罐的一半以下。 注意現(xiàn)在得到了改進(jìn)設(shè)計(jì)后

34、的EWHs的瞬態(tài)溫度分布，如圖4（b和d）和圖5（b和d）所示。對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)流入的擴(kuò)散器只是一個(gè)短的水平管，它把楔形切口的下半部分固定在罐底，而流出口上方和平行流入口盡量放在貯存罐的側(cè)面。因此，流進(jìn)來(lái)的冷水更傾向于留在那里，因?yàn)樗鄬?duì)于存儲(chǔ)的熱水有一個(gè)負(fù)浮力。這會(huì)減少較薄的溫躍層地區(qū)分離的熱頂層和冷底層且穩(wěn)定上層的混合結(jié)果。如圖4（b和d）和圖5（b和d）所示，在底部層的溫度的降低是由于最初混合區(qū)的厚度較小。這些熱流體特性，在圖5

35、（b和d）中更明顯表示出縱橫比為2的加熱器B多的出口離混合區(qū)的入口較遠(yuǎn)。流量可視化的研究表明的楔形進(jìn)氣道擴(kuò)壓器的冷水的下游的流動(dòng)行為是一個(gè)偏移量的壁射流，在貯存罐的最低區(qū)域創(chuàng)建一個(gè)小的循環(huán)帶，貯存進(jìn)入的有限的冷水和熱水。因此，適度的熱分層是建立在最初開(kāi)發(fā)時(shí)，隨著時(shí)間變化，水變得更冷，這是伴隨著相當(dāng)大的差異，水的溫度在最高和最低層的貯存罐和溫躍層做持續(xù)向上的走勢(shì)。隨著時(shí)間進(jìn)一步增加，水箱中的熱分層的衰變和溫躍層的消失導(dǎo)致水的溫度變得均勻&

36、lt;/p><p>　　進(jìn)一步的檢查結(jié)果在圖4（b和d）和圖5（b和d）上顯示，相對(duì)高度（Z / H）的流通區(qū)域在熱水器水箱的底部。.事實(shí)上相應(yīng)的一個(gè)實(shí)際高度為（z）的循環(huán)帶幾乎是相同的，因?yàn)樗蝗Q于入口擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)，加熱器的高度（40厘米），幾乎是三分之二的加熱器B（63.4cm）。然而，明顯的從這些數(shù)字看出，由于受其倒U型的影響，這一流通區(qū)域的高度也采用1號(hào)加熱元件，從而提高了水的混合和增加了溫躍層的厚度。

37、 圖6和圖7分別繪制了當(dāng)前情況下的EWHs A 和B的溫度分布。同時(shí)疊加這些數(shù)字的初始溫度分布，代表在抽出廓線的一種理想的塞流的條件下，公平地評(píng)估其性能改進(jìn)設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖6.排水速度為5 l/min的加熱器A（H / D =1）傳統(tǒng)和改良兩種設(shè)計(jì)下的取水溫度分布圖。</p><p>　　圖7表示的是在5 l/min排水速度的情況下，瞬態(tài)溫度分布的曲線圖，其中（a,c）表

38、示的是加熱器B（H/D =2）的溫度分布，（b,d）為常規(guī)加熱器的溫度分布。</p><p>　　對(duì)于常規(guī)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，檢測(cè)如圖6和圖7所示，它顯示加熱器A和B有著顯著不同的執(zhí)行方式。正如所預(yù)期的，顯示繪制了加熱器經(jīng)典的形狀，在實(shí)驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間 = 0–3是一個(gè)完美的混合罐特征剖面。另一方面，借鑒了加熱器B剖面，從而通過(guò)不同的行為比較。在t＜0.5間隔元件1號(hào)和2號(hào)＜0.7元素，繪制了類(lèi)似于流通過(guò)的換熱器套管，然后以

39、t > 1.2的緩慢的速度繼續(xù)降低。在一般情況下，配置兩個(gè)加熱器A和B有很長(zhǎng)“尾巴”，這意味著大量的熱水被困在邊角，因此，這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是低效率的能量傳遞過(guò)程，第一個(gè)平均停留時(shí)間0<t<1。</p><p>　　如圖6和圖7，繪制了改進(jìn)設(shè)計(jì)后的EWHs的溫度分布，它與那些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是完全不同的。水的溫度分布是EWHs A和B在接近理想的塞流的情況下顯示的。用加熱器A（H / D = 1）與加熱器

40、B（H / D = 2）相比，加熱器B能夠提供更大容量的熱水，就是這些所需的特性，才促使了本研究實(shí)現(xiàn)。 第二組實(shí)驗(yàn)與第一個(gè)類(lèi)似，除了抽出率成倍增加到10 l/min排水速度。簡(jiǎn)潔且具有代表性的瞬態(tài)溫度分布由圖8和圖9表示，其中EWHs A和B用的是2號(hào)加熱元件。相應(yīng)的排水曲線由圖10表示。這些溫度分布圖與拉伸速率為5 l/min排水速度的圖4和5進(jìn)行比較，其將加倍透視水畫(huà)的效果。用加熱器（H / D = 1）的傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它在圖

41、8中可以看到幾乎均勻的瞬態(tài)溫度，這表示形成了表示完全混合槽。</p><p>　　圖8表示在10 l/min排水速度的條件下，加熱器A（H / D = 1）在放電過(guò)程中的瞬態(tài)溫度分布圖為（a），傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的溫度分布圖為（b）。</p><p>　　圖9.表示在10 l/min排水速度下的放電期間，圖（a）為加熱器乙（H/ D= 2）的溫度分布圖，圖（b）為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的溫度分布圖。</p&

42、gt;<p>　　通過(guò)檢查和比較圖8（a）和圖4的（c），10 l/min排水速度的瞬態(tài)溫度分布比在任何時(shí)間5 l/min排水速度相對(duì)應(yīng)的分布的值要高。從10 l/min排水速度的入口射流的動(dòng)量比5 l/min排水速度的動(dòng)量要大的多。 </p><p>　　應(yīng)用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法形成的加熱器B（H／D＝2），由圖9（a）和圖5（c）表示充電速率上升到了一個(gè)更大的強(qiáng)度時(shí)，冷水從入口擴(kuò)散器經(jīng)充分混合后

43、排出。同時(shí)比較了曲線示意圖10（b）和圖7（b），證實(shí)為10 l/min排水速度的混合水比流入的冷水要更有力，因此，繪制了圖10中的曲線（b）似乎是接近于圖10的曲線（a）而不是在圖7所示的剖面（b）。 通過(guò)比較圖8（b）和圖9（b），可以進(jìn)一步探討水抽出率翻倍到10 l/min排水速度的影響。圖4（d）和圖5（d）為5 l/min排水速度，那里的瞬態(tài)溫度分布，分別表示改進(jìn)設(shè)計(jì)器A和B。比較表明，通過(guò)增加流量，溫躍層變厚，使在槽

44、底附近的混合區(qū)的大小增加了近50%。這是由于水的混合入口擴(kuò)散器的下游的增加。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，混合后不那么激烈，反過(guò)來(lái)，在混合區(qū)的溫度顯示明顯的均勻性。這樣的行為是由于改進(jìn)設(shè)計(jì)的進(jìn)氣道擴(kuò)壓器的阻尼效應(yīng)。縱橫比的1個(gè)加熱器，可以注意到，溫躍層非常厚和降低速度為10 l/min排水速度時(shí)，混合區(qū)占三分之二的油罐容積。這意味著這樣的EWHs應(yīng)設(shè)計(jì)為更好的高熱性能。畫(huà)出的圖10所示的配置文件證實(shí)了這一結(jié)論。很明顯，加熱器B（H</p>

45、;<p>　　量化的常規(guī)設(shè)計(jì)的EWHs性能設(shè)計(jì)改進(jìn)效果，如圖11所示。本圖由兩圖組成；（a）是第一個(gè)測(cè)試，加熱器的縱橫比1，第二（b）是縱橫比2的B加熱器。在每個(gè)圖形中，放電效率以加熱元件的相對(duì)高度（H / H）和抽出率5 l/min排水速度作圖。為改進(jìn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（暗符號(hào)）表示的線，可以區(qū)分不同組之間的結(jié)果，而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（打開(kāi)符號(hào)）配備有虛線。然而，寬高比對(duì)加熱器性能的影響可以通過(guò)比較效率表示，如圖11（a）和（b）。&

46、lt;/p><p>　　圖10. 繪制動(dòng)態(tài)溫度圖，從加熱器A和B與傳統(tǒng)的或改進(jìn)的設(shè)計(jì)和加熱元件的第2號(hào)在10 l/min排水速度的水排出</p><p>　　圖11. 改進(jìn)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，加熱器A和B的不同測(cè)試條件下的放電效率結(jié)果之間的比較 圖11中概述的結(jié)果表明了本文提出的設(shè)計(jì)改進(jìn)在提高熱性能方面是成功的，由放電效率較高的值表示（暗符號(hào)）。一般認(rèn)為，不管加熱器的設(shè)計(jì)，增加貯存罐的縱橫比放

47、電效率由增大變?yōu)闇p小。這些趨勢(shì)，在儲(chǔ)熱罐的實(shí)驗(yàn)資料，推導(dǎo)出從trendwise比較</p><p>　　現(xiàn)有的文獻(xiàn)（例如[ 7,10–12,14–16,20 ]）。 仔細(xì)檢查圖11，可以發(fā)現(xiàn)一些重要的對(duì)流動(dòng)的影響。首先，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)的放電效率或多或少是恒定的和獨(dú)立的，加熱元件的相對(duì)高度，H /小時(shí)。這是由于劇烈混合流入的冷水和熱水的儲(chǔ)存。因?yàn)? l/min排水速度，放電效率是68%的順序（混合罐）為加熱器（

48、H / D = 1）但略有增加到周?chē)母邔挶菳加熱器73%（H / D = 2）由于流混合不延伸到從入口端口和垂直方向，因此，相對(duì)強(qiáng)勁的分層開(kāi)發(fā)，隨著牽引速率加倍到10升/分鐘，放電效率兩個(gè)加熱器A和B降至60%左右，這是接近63.2%的完全混合的限制。這是由于更好的充電的射流引起的夾帶混合。因此，可以認(rèn)為，常規(guī)設(shè)計(jì)EWHs的效率較低，能源傳遞在第一次的平均停留時(shí)間，t<1。 </p><p>　　其

49、次，對(duì)于提高設(shè)計(jì)EWHs對(duì)放電效率的提高問(wèn)題，相對(duì)較?。ǎ?1%）的縱橫比是翻了一番，從1到2。這些效率值小的差異反映了加熱器A和B。這意味著，所提出的簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和配置的入口和出口端口在抑制混合區(qū)的范圍和限制它的熱水器最低層是成功的。然而，在加熱器的放電效率明顯下降（H／D＝1）的1號(hào)元素活性（H / H = 0.325）歸因于元形（倒U）產(chǎn)生更好的混合，反過(guò)來(lái)，增加了混合區(qū)的相對(duì)高度。相反，使用1號(hào)元素的加熱器（H / H = 0.2

50、05）導(dǎo)致的加熱器B放電效率略有下降，由于HB(63.4厘米）= 1.58公頃（40厘米），圖11（b）所掩蓋的部分為混合區(qū)高度的增加。</p><p>　　最后，需要指出的是，在圖11中顯示的效率的數(shù)據(jù)突出的熱分層起確定此類(lèi)加熱器性能的主要作用。如果熱水器內(nèi)流動(dòng)特性便于溫躍層地區(qū)的發(fā)展，因此熱分層的存在，這是特別真實(shí)的。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和5 l/min排水速度，例如，在熱水器水箱觀察B是一個(gè)更好的熱分層（H／D＝2

51、），導(dǎo)致效率值（73%）高于（68%）加熱器（H / D = 1），總有一個(gè)混合罐。相反，改進(jìn)設(shè)計(jì)的加熱器導(dǎo)致更強(qiáng)的熱分層，因此，在5和10升/分鐘可以帶來(lái)更高的放電效率值（見(jiàn)圖11）。因此，對(duì)這種類(lèi)型的EWHs儲(chǔ)罐我們可以抱以很大的信心。</p><p>　　6、結(jié)論 這是一個(gè)改進(jìn)設(shè)計(jì)熱性能的實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)型EWHs進(jìn)行性能的改造，在水的溫度分布曲線和放電效率基本不變的前提下，對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行了設(shè)

52、計(jì)改進(jìn)，改進(jìn)后貯存罐容量為50升、額定功率為1200 W。結(jié)果表明，在提高這種小容量的加熱器的性能的同時(shí)，與常規(guī)設(shè)計(jì)的EWHs相比，在幾乎恒定的溫度下它可以提供更多的熱水，可見(jiàn)設(shè)計(jì)上的改進(jìn)是非常有效的。此外，放電/??充電過(guò)程的瞬態(tài)溫度分布在冷/熱水的儲(chǔ)水表明，在這樣的小規(guī)模存儲(chǔ)罐內(nèi)的熱分層的水平楔形管入口的有效性，在這種加熱器上的表現(xiàn)有較大的直接影響的是其充放電效率值。此外，隨著存儲(chǔ)罐縱橫比和取水率的減少，可獲得更好的熱分層效果，這與