多孔介质蓄热体是高温空气发生系统等烟气余热回收技术中的核心部件,温差气流流经其的传热和流动特性影响着系统的换热和蓄热性能。本文设计搭建功率范围为54-120kW的大型多孔介质动态蓄热试验台,通过试验和理论模拟方法对蓄热体的动态蓄热特性进行研究,提出将蓄热容量、蓄热速率、单位蓄热阻损和蓄热效率作为衡量蓄热体动态蓄热特性的参数,并研究多孔介质结构和高温烟气热流量对特性参数的影响,为工业级蓄热系统中蓄热体的选型以及蓄热室的操作参数选择提供指导和参考。主要研究内容和结果如下:(1)试验研究蜂窝陶瓷蓄热体的结构(孔径,孔隙率,长度)和高温烟气热流量对其动态蓄热特性的影响。结果表明,蓄热容量随时间的进行逐渐增大而后稳定,蓄热速率与时间的关系呈“抛物线”状,在200s左右出现峰值,单位蓄热阻损随时间的进行先减小而后增大。对不同结构的蜂窝陶瓷,孔径2.9mm,孔隙率0.61的蓄热体在400mm长度下的蓄热容量最大,蓄热速率最快,蓄热效率最高。因此为实现快速蓄热,应采用小孔径和小孔隙率的蓄热体。对孔径和孔隙率变化趋势相反的几种蓄热体,当孔隙率相差不超过5%时,选用小孔径的蓄热体蓄热效果更好。适当加长蓄热体可以对烟气余热利用更充分。(2)试验研究泡沫陶瓷的结构(孔隙率,孔密度,长度)和高温烟气热流量对其动态蓄热特性的影响。结果表明,蓄热容量的变化趋势与蜂窝陶瓷一致,蓄热速率在125s左右出现峰值,10PPI泡沫陶瓷的蓄热容量,蓄热速率和蓄热效率均高于20PPI泡沫陶瓷。相同烟气流量下两种泡沫陶瓷的单位蓄热阻损均高于蜂窝陶瓷。(3)数值模拟蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热特性。基于CFD商业软件FLUENT17.0,以本文设计的多孔介质蓄热测试室为原型,建立三维多孔介质蓄热模型,模拟不同蓄热体结构,不同高温烟气热流量下蓄热体的动态蓄热特性。根据得到的蓄热体内气固温度分布和流动阻力计算出蓄热容量,蓄热速率和单位蓄热阻损。结果表明,模型得到的各参数变化趋势与试验一致,能够较好地预测蓄热过程。当烟气入口速度增大或蓄热体孔隙率增大时,蓄热速率出现峰值的时间提前。当烟气入口温度升高时,蓄热容量成比例增大。高温高流速导致单位蓄热阻损增加。