發(fā)布時間：2020-11-12 14:25

　　 太陽能光熱發(fā)電技術緩解了不可再生資源枯竭、生態(tài)破壞與人類對能源需求量日益上升之間的矛盾。太陽能光熱發(fā)電技術包括槽式太陽能光熱發(fā)電技術、塔式太陽能光熱發(fā)電技術和碟式太陽能光熱發(fā)電技術,其中碟式太陽能光熱發(fā)電技術以其布局靈活、可模塊化、適合建立分布式能源系統(tǒng)等優(yōu)點受到各國政府及學者的青睞。吸熱器作為碟式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的關鍵部件,其腔體形狀以及在運行過程中存在的光學損失和換熱損失會嚴重影響整個系統(tǒng)的工作性能,因此,吸熱器是碟式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的研究重點,對它的研究具有重大意義。本文建立了基于蒙特卡洛法的光學追蹤模型以及基于有限容積法的三維傳熱模型,利用TracePro光學模擬軟件和Fluent數(shù)值模擬軟件對復合圓臺形吸熱器光學性能及換熱性能進行探討。首先,對復合圓臺形吸熱器腔體和球形吸熱器腔體的光學性能進行比較,之后以光學性能較好的復合圓臺形吸熱器腔體為研究對象,探討了腔體內壁面吸收率、聚光鏡反射率及太陽輻照強度等光學參數(shù)對其光學性能的影響。同時也得出了反射錐錐角、采光口與聚光鏡焦平面之間的距離以及石英光學窗口厚度等幾何參數(shù)對復合圓臺形吸熱器腔體光學性能的影響規(guī)律。其次,針對吸熱器內壁面能流分布不均勻的情況,利用TracePro軟件得到吸熱管壁能流分布,并將其作為傳熱模型的熱源,考慮吸熱器與吸熱工質熔鹽以及環(huán)境空氣之間導熱、對流、輻射的耦合換熱,利用Fluent軟件得到無光學窗口和加裝光學窗口的復合圓臺形吸熱器在不同吸熱器傾角下的各項熱損失、熱效率及系統(tǒng)光熱轉化效率。最后研究了非均勻熱流下熔鹽入口速度、熔鹽入口溫度及輻照強度對無光學窗口的復合圓臺形吸熱器換熱性能的影響。研究結果表明:與球形吸熱器腔體相比,復合圓臺形吸熱器腔體具有較好的光學性能;吸熱器腔體形狀對系統(tǒng)光學效率的影響較小,但對腔體內壁面能流密度分布的影響較大;復合圓臺形吸熱器腔體內壁面吸收率及聚光鏡反射率增大時,復合圓臺形吸熱器總光通量和系統(tǒng)光學效率均呈上升趨勢;輻照強度增加時,復合圓臺形吸熱器總光通量增大,但系統(tǒng)光學效率沒有變化;反射錐錐角會影響復合圓臺形吸熱器腔體光線數(shù)、腔體光通量和系統(tǒng)光學效率,復合圓臺形吸熱器腔體在反射錐錐角為160°時具有最大光通量和系統(tǒng)光學效率;采光口與聚光鏡焦平面之間的距離從-100mm變化到100mm時,側面面光通量和系統(tǒng)光學效率都呈正態(tài)分布,距離在-30mm到0mm時,光學窗口厚度對側面光通量及系統(tǒng)光學效率影響較小。復合圓臺形吸熱器加裝光學窗口后,吸熱管壁能流密度下降,但分布規(guī)律基本沒有變化;各項熱損失隨吸熱器傾角的增加而減小,其中對流熱損失對傾角的變化比較敏感,加裝光學窗口后,各項熱損失下降速度減緩;光學窗口的存在使得吸熱器熱效率有所提高,但是系統(tǒng)光熱轉化效率卻有一定幅度的下降;熔鹽出口溫度、正面管壁平均溫度及各項熱損失隨熔鹽入口速度的增加而逐漸下降,隨熔鹽入口溫度及輻照強度的增加而逐漸上升;吸熱器熱效率隨熔鹽入口速度的增大而增大,隨熔鹽入口溫度的提高而減小,隨輻照強度的增強呈先增加后減小的趨勢,而且熔鹽入口速度越大,使熱效率開始減小的輻照強度越大。
【學位單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TK513;TM615
【部分圖文】：

太原理工大學碩士研究生學位論文熱發(fā)電系統(tǒng)利用大量獨立定日鏡將太陽光線反射中吸熱工質吸收熱量后進入蒸汽發(fā)生器與水發(fā)生熱汽輪機發(fā)電，見圖 1-2。熱發(fā)電系統(tǒng)中有大量定日鏡，因此，塔式太陽能熱1500，運行溫度達到 1000°C，屬于高溫發(fā)電。光熱發(fā)電系統(tǒng)熱發(fā)電系統(tǒng)利用碟狀的拋物面反射鏡將太陽光線聚輻射加熱吸熱工質，吸熱工質與蒸汽發(fā)生器中的工汽輪機發(fā)電，見圖 1-3。發(fā)電系統(tǒng)聚光比高達 3000 以上，系統(tǒng)運行溫度可

輻射加熱吸熱工質，吸熱工質與蒸汽發(fā)生器中的工汽輪機發(fā)電，見圖 1-3。發(fā)電系統(tǒng)聚光比高達 3000 以上，系統(tǒng)運行溫度可圖 1-1 槽式太陽能光熱發(fā)電Fig. 1-1 Trough solar thermal power generation

圖 1-3 碟式太陽能光熱發(fā)電Fig. 1-3 Dish solar thermal power generation碟式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)在電站規(guī)模、聚光比、運異，三種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的性能對比見表 1-1相比，碟式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)聚光比和運行溫度太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)因其單機容量較小，一般為 5塊化，適合建立分布式能源系統(tǒng)[3-6]。近年來，碟式政府及眾多學者的關注。建立太陽能熱發(fā)電示范站提出后，國內外學者對碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)的關鍵技電技術將愈加成熟。表 1-1 三種光熱發(fā)電方式的對比b. 1-1 Comparison of three types of solar thermal power genera發(fā)電方式槽式 塔式
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本文編號：2880845