【过刊·专家讲座·丁玉龙】储热技术基础(Ⅲ)——等效换热因子及其在储热过程优化中的应用

储热技术的关键之一是优化储热和释热过程，以减小换热过程中热量的损失，尽量保持热能的品位并提高整个储热过程的效率（热力学第二定律效率，即效率）。随着太阳能热利用技术的发展和规模电力储能技术的进步，对储热技术的要求也从以生活用热和低温余热利用等低品位热的存储技术逐渐向太阳能热发电、深冷储能技术等高品位热能存储的方向发展。在高品位储热技术中，单一的储热载体很难满足“温度对口，梯级储存”的要求以保证储热过程的效率，更为重要的是在宽温域工作条件下温度对储热载体的热物性的影响十分明显，这些都使得高效储热和换热系统的设计变得更为复杂。事实上，复杂的换热过程和换热网络不仅仅存在于储热系统中，而且遍布在电力、钢铁、水泥、化工等各种高耗能行业，在能源和环境问题日益严重的今天，设计和利用高效热能交换和转化过程提高能源的利用率变得尤为重要。

介绍了一个最近提出的评价换热和储热过程性能的参数——等效换热因子，由于在夹点温差的基础上考虑了换热过程的极限效率，因而能更加准确地评价实际换热过程的性能。通过液化天然气冷能回收和储存的例子说明等效换热因子在换热和储热过程优化中的应用方法，证明等效换热因子在结果上与效率是基本一致的，但可兼顾换热网络中的夹点问题，因而能够更好地衡量最终的优化结果。本文以简单的换热和储热为例来说明等效换热因子的优势，实际应用中的换热网络越复杂，等效换热因子的优势将越明显。