机械弹性储能箱蜗簧衬片连接强度分析段巍,方涛,汤敬秋,王璋奇(华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003)摘要:蜗卷弹簧是机械弹性储能的关键零部件,其端部与芯轴和储能箱体内壁连接的强度直接影响蜗卷弹簧工作的可靠性。针对蜗卷弹簧外端与箱体内壁采用衬片固定的连接方式,采用阿基米德螺旋线建立了蜗簧和衬片的数学模型,推导了作用在衬片上的初始弯矩,针对不同长度的衬片建立了衬片连接有限元模型,对比了蜗簧和衬片有限元单元的应力大小及分布统计,得到了不同长度衬片对蜗卷弹簧的影响,确定了合适的衬片连接长度。研究成果可为蜗卷弹簧的安全运行提供有力依据。关键词:弹性储能;蜗卷弹簧;储能箱;衬片连接;有限元;应力分析1引言随着太阳能、风能等间歇性能源的开发和利用,储能技术的研究和发展变得日益重要。机械弹性储能以平面蜗卷弹簧为关键零部件,利用蜗卷弹簧受载时产生弹性变形,将机械能转化为弹性势能,卸载后将弹性势能转化为机械能的原理进行储能和释能,该储能方式具有储能大容量、高效率、低成本和无污染等优点[1-5]。图1为机械弹性储能系统示意图[6],该系统以蜗卷弹簧储能箱为中心分为发电侧与储能侧。电采暖储能箱材质费用?河北变速储能箱价格
LS的长度为L2,则蜗簧的全长L=L1+L2。初始状态的蜗簧形状的表达函数为:图4对数螺旋线LogarithmicSpiral3衬片模型衬片与蜗簧通过螺钉连接于箱体内壁,衬片安装后与蜗簧相贴合并随着蜗簧的曲率变化而变化,由于在蜗簧与箱体连接部分蜗簧形状符合阿基米德螺旋线,因此衬片形状也符合阿基米德螺旋线。图5衬片数学模型GasketMathematicModel长度为l的衬片在蜗簧作用下,如图5所示。由r0到r1转过的角度记为θa,在垂直方向下弯曲的距离记为w,可以近似的看为:衬片在蜗簧作用下的变形可以视为一悬臂梁受到弯矩Me下的弯曲变形,令垂直方向下弯曲的长度w与弯曲变形挠度wB相等,即可以看出,Me与衬片的长度l有关,不同长度下的衬片连接,蜗簧受到的初始弯矩是不同的。4衬片连接有限元分析在图1弹性储能系统方案中,选用10kW实验用双馈电机,其额定转速为1000r/min,**大转矩为·m,减速器传动比为3,则作用在蜗簧芯轴上的**大转矩Mq为·m。衬片使用弹簧钢,选用65#碳素钢,其截面是宽度t为120mm、高度h为3mm的矩形;蜗簧材料选用玻璃纤维[11-12],具有更低的材料密度和更高的储能密度。衬片材料和蜗卷弹簧材料机械性能,如表1所示。蜗簧箱内壁半径R设计为480mm。河北电采暖储能箱生产厂家光伏储能箱厂家费用?
储能装置的原理是利用装置内的储能材料与管道内的液体进行热交换,使能量在储能材料内。利用相变材料作为储热介质的相变储能箱具有单位体积蓄能大、储热密度高等优点,无机相变材料的储能密度比较大,成本低,对容器的腐蚀性较小,制作简单。但是现有技术中相变材料的热交换速率还很大程度上达不到理想要求,从而影响储能箱储能效果,想要充分发挥相变储能箱良好的储热、供冷的效果,需要将进入到相变储能箱中的热水与储能箱内的相变材料充分、均匀的接触,以进行***高效的热交换,同时还需要造价低节约成本,方便维修。技术实现要素:针对背景技术中提到的现实问题,本实用新型提供了一种接触充分、相变储能箱。本实用新型的技术方案如下:一种相变储能箱,包括箱体和箱盖通过密封圈密封形成的密封箱,所述密封箱内为一空腔,空腔内设置有相变储能单元,所述相变储能单元包括储能侧板和储能竖板,储能竖板与储能侧板垂直,多个储能竖板之间具有间隙,储能侧板和储能竖板为连续的一个整体,相变储能单元安装在密封箱空腔内,其各个面均与空腔内壁不接触,相变储能单元包括外面的铝质热传导骨架和里面的相变储能材料。
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相变储能单元3上还设有两个与密封箱1外界连通的换液管6,换液管6穿过密封箱1和热传导骨架4与相变储能材料5连通;换液管6位于储能侧板31的底部;密封箱1上设有两个输液管7,输液管7位于密封箱1两对立侧面上,一根输液管71位于密封箱1侧面上部,一根输液管72位于密封箱1侧面下部。将相变储能单元设计为相互垂直放置的储能板,侧板和竖板一体设置,竖板之间设置间隙,极大限度地增大了储能单元的接触表面积,使得相变储能单元能够与传热液体充分接触,相变储能单元采用铝质外壳,增加热传导和储能效率;相变储能单元上设置换液管,可以定期对相变进行更换,提高储能箱的储能性能和使用周期,在密封箱上两相对的侧面上一上一下地设置输液管,一边进液一边出液,在液体流动的过程中,环绕着中间的相变储能单元流过,增加了传热液体与相变储能单元的充分接触时间,提高了换热强度。实施例2:如图4所示,在实施例1的基础上进行改进,储能侧板31的两端以及储能竖板32的自由端底部分别设有支撑柱34,相变储能单元3通过支撑柱34安装在密封箱1空腔2内。使得相变储能单元底部与密封箱底部不完全接触,流出空隙供传热液体流动。实施例3:如图4所示。太阳储能箱厂家费用?河北变速储能箱价格
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