【摘要】：太陽能吸熱器是碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，進(jìn)一步提高太陽能吸熱器的效率、可靠性和降低太陽能吸熱器的成本是目前太陽能吸熱器研究的重點(diǎn)。但是研究表明，吸熱器的熱損失和熱不均勻性制約著吸熱器效率與可靠性的有效提高。因此研究如何有效的減少吸熱器的熱損失和熱不均勻性，具有重要的意義。本文數(shù)值模擬研究了一種用于碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的新型吸熱器的性能。 本文主要研究內(nèi)容如下： 基于計(jì)算流體力學(xué)理論建立的計(jì)算模型，運(yùn)用Fluent軟件對適用于碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)5種彎度的改進(jìn)半球形腔式吸熱器的熱性能進(jìn)行了數(shù)值模擬對比分析。通過模型驗(yàn)證得出，采用定壁溫考慮吸熱器整體的熱性能、應(yīng)用S2S模型考慮輻射和用瞬態(tài)計(jì)算方法考慮密度項(xiàng)是可行的。在采光孔朝下時(shí)，隨著彎度的增大，吸熱器對流和輻射熱損失、輻射和總努塞爾數(shù)均增大，而對流努塞爾數(shù)卻減小，輻射熱損失占總熱損失的大部分。綜合結(jié)果表明，改進(jìn)半球形腔式吸熱器的最佳彎度范圍為0.4～0.5。 為了進(jìn)一步減小改進(jìn)半球形腔式吸熱器的輻射熱損失、對流熱損失，選取彎度為0.5的改進(jìn)半球形腔式吸熱器在其采光孔處安裝石英窗口。基于計(jì)算流體力學(xué)理論建立的計(jì)算模型，運(yùn)用Fluent軟件對適用于碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的石英窗口改進(jìn)半球形腔式吸熱器的熱性能進(jìn)行了數(shù)值模擬并與彎度為0.5的普通窗口改進(jìn)半球形腔式吸熱器對比。通過模型驗(yàn)證得出，采用定壁溫考慮吸熱器整體的熱性能、應(yīng)用DO模型考慮輻射和用瞬態(tài)計(jì)算方法考慮密度項(xiàng)是可行的。得出了石英窗口改進(jìn)半球形腔式吸熱器的對流熱損失、輻射熱損失均明顯小于普通窗口改進(jìn)半球形腔式吸熱器，對流努塞爾數(shù)、輻射努塞爾數(shù)的變化與之相同。 通過本文的研究，為提高吸熱器及碟式斯特林系統(tǒng)的性能提供了數(shù)值基礎(chǔ)和參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK513;TM615
【圖文】：

隨著化石能源的日益枯竭，人們把注意力集中到了節(jié)能、高效益用能上，新能研究進(jìn)入了高潮，人們越來越重視對新能源的開發(fā)與利用。作為清潔、可再生能源之一的太陽能尤其受到了人們格外青睞。我國西部地區(qū)大部分屬于我國太陽能二類地區(qū)，太陽能資源豐富，全年日照時(shí) 3000～3200 小時(shí)，輻射量在 586～670×104kJ/cm2·y，相當(dāng)于 200～225kg 標(biāo)燃燒所發(fā)出的熱量，適合用于太陽能熱發(fā)電[1]。發(fā)展太陽能熱發(fā)電對于調(diào)節(jié)能構(gòu)，減輕環(huán)境污染，減少溫室氣體的排放，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。太陽能熱發(fā)電是太陽能熱發(fā)電中技術(shù)最成熟、最具開發(fā)條件和最具商業(yè)化發(fā)展的發(fā)電方式之一。碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用碟式聚光器聚焦太陽光的特性,把低位的太陽能到吸熱器中成為高位熱能，吸熱器將熱能轉(zhuǎn)換到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中成為機(jī)械能,林機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，達(dá)到太陽能轉(zhuǎn)換成電能的目的（如圖 1-1）。它具有性強(qiáng)、占地面積小、雙軸跟蹤等優(yōu)點(diǎn)，是太陽能熱發(fā)電中光電轉(zhuǎn)換效率最高的方式[2],尤其是可以將它立體安裝于城郊對電力需求量非常大的城市直接供給。

圖 1-2 熱管吸熱器Fig.1-2 The heat pipe receiver種熱管吸熱器可以運(yùn)行達(dá) 20000h，與直接照射式吸熱率提高約 20%[11]。ika[12,13]等人進(jìn)行了拋物面材料和設(shè)計(jì)的革新，設(shè)計(jì)汽系統(tǒng)。聚光器由銀質(zhì)聚合物組成，它像一個(gè)并不完方面，常規(guī)的腔式吸熱器存在接收不足的現(xiàn)象，所以吸熱器接收聚焦光線的情況。最后對碟式太陽能蒸汽成本及尺寸作出了初步的估計(jì)。該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率約9000 美元。式與改進(jìn)腔式三種吸熱器由 Reddy[14~16]等人分別建立射熱損失研究（吸熱器的傾角為 0。-90。）。三種吸熱損失逐漸減小在傾角 90。時(shí)對流熱損失最小而輻射熱著面積比（開口面積與內(nèi)表面積的比值）的增加對流

徑向高溫?zé)峁芪鼰崞鞯耐馔餐獗凇Ｏ蚋邷責(zé)峁芪鼰崞鞯耐鈿げ牧鲜?Inconel625 ，厚度為 0.了 26 個(gè) 0.003m 深的凹槽用以嵌入斯特林機(jī)換熱管。圓柱的開口端裝有耐高溫的陶瓷泡沫作為采光孔，孔徑為 0.1管吸熱器的末端則設(shè)置一個(gè)漫反射陶瓷錐體；該結(jié)構(gòu)可使圓器僅損失約 1%的進(jìn)光。圓柱形徑向高溫?zé)峁芪鼰崞鲀?nèi)的吸液0 的絲網(wǎng)。該吸熱器在 9kWe 碟式斯特林系統(tǒng)中進(jìn)行了測試電轉(zhuǎn)換效率為 18% ，日平均效率則為 15.4% 。氦氣的工管內(nèi)工質(zhì)（鈉蒸氣）的溫度達(dá)到了 820℃ 。器的管芯被 Na 的氧化物阻塞使吸熱器局部過熱造成了吸熱情況。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號：2762760