抛物槽式真空管太阳能集热器强化相变蓄热的模拟研究

为了提高抛物槽式真空管太阳能集热器相变材料导热性能,设计了一种相变材料埋置金属泡沫与半圆管型强化换热结构相结合的真空管太阳能集热器,利用FLUENT软件对其蓄热过程中的传热进行了数值模拟,分析了热流密度分布非均匀的情况下在相变材料中集成翅片和金属泡沫对相变材料液态分数的影响.     

多孔介质太阳能吸热器的非稳态传热

为了研究塔式太阳能多孔介质吸热器的非稳态传热特性,建立了该吸热器的非稳态传热模型,通过最小二乘拟合提出适合该类型吸热器多孔介质的体积对流换热系数模型,采用数值方法求解,分别分析典型的非稳态无量纲温度场以及平均颗粒直径、孔隙率、厚度与入口空气速度对非稳态无量纲温度场的影响.结果表明:为了减小吸热器的热应力破坏,相关参数选...     

微型抛物面槽式聚光集热器光学性能研究

为使太阳能聚光集热器与建筑更好地结合,提出了一种聚光比为3.4的微型抛物面槽式聚光集热器。从光传播损失、余弦损失以及阴影损失3个方面,建立了微型抛物面槽式聚光集热器光学效率的理论模型;用Sol Trace对微型抛物面槽式聚光集热器的光学效率进行了模拟计算,计算了南北水平和东西水平放置下春分、夏至、秋分和冬至日的平均光学效率,并讨论了集热器与水平面倾角δ对光学效率的影响。结果发现:阴影损失是影响该集热器光学性能的主要因素;集热器南北和东西水平放置时的光学效率分别为54%和48%,而东西放置且与水平面倾角为60°时的光学效率为51%。因此,该集热器可用于建筑物屋顶以及南立面墙,具有很好的应用前景。     

太阳能腔式吸热器自然对流热损的数值研究

腔式吸热器是碟式太阳能热发电系统的一个重要组成部分,它的性能优劣直接影响到整个发电系统的效率。重点分析了腔式吸热器的自然对流热损,建立了6种典型腔式吸热器的二维模型,选用FLUENT6.3计算了在开口直径为10cm,壁温为400℃,倾角α=0°条件下的6种腔式吸热器的内部自然对流热损失。计算和比较发现,球形吸热器的内部对流热损比其他5种吸热器平均低10%。通过计算球形吸热器在不同Aw/Al(内表面积/开口面积)和不同倾角下的对流热损大小,发现球形吸热器的对流热损随倾角的增大而显著减小,在α=0°(开口朝侧面)时最大,α=90°(开口垂直向下)时最小;计算得到球形吸热器的最佳Aw/Al值为8～10。     

槽式太阳能集热与燃煤热发电的高效集成

为了研究槽式太阳能集热与燃煤热发电的高效集成方法,基于槽式太阳能集热器的最佳运行条件,建立300 MW燃煤机组与太阳能集热的混合发电系统,理论分析混合发电工况下机组的热力学性能和热经济性.结果表明,太阳能辐射强度为600 W/m2时,槽式集热器的最佳运行温度为306.55℃;300 MW燃煤发电机组中,离开槽式集热器的热水直接与回热器的热水混合时,太阳能热水与进入3#回热器的热水混合是槽式集热器与燃煤发电机组集成的最佳方案,此时太阳能热发电效率达到23.60%,节省煤耗5.53 g/(kW.h).     

太阳能塔式电站“聚光-吸热”系统动态仿真及实验对比最终报告

该研究以中国MW级的塔式太阳能热发电站"大汉"为研究对象,对全系统中区别于常规电站部分的"聚光-吸热"系统进行数学建模与动态仿真,深入研究系统在外界环境扰动下"光-热"转换过程中系统各参数的静态以及动态特性,为实际电站运行提供指导。其主要研究内容和结果如下:在聚光系统(定日镜场)的建模与分析方面:利用基于"蒙特卡洛"的光线追迹法建立了"大汉"定日镜场中心点聚焦和非中心点聚焦的光学数学模型。通过此模型,不仅对腔式吸热器内表面的太阳入射能流密度的实时变化进行了模拟,而且对于全年典型天(春(秋)分日、夏(冬)至日)吸热器腔内能流密度分布规律的变化进行了深入分析。通过实验对比,验证了所建模型的有效性。在吸热系统(腔式吸热器)的建模与分析方面:利用模块化建模方法,根据质量、能量以及动量守恒定理,建立了吸热系统的非稳态全工况的热物理数学动态模型。该模型不仅能够对腔内管中单相流体(水/蒸汽)吸热过程中各参数的变化进行仿真,而且还能够对管内水工质因吸热而发生相变过程中的参数变化进行动态仿真。在耦合系统("聚光-吸热"系统)的建模与分析方面:基于"STAR-90"仿真平台上搭建了"聚光-吸热"耦合系统的仿真模型。在此基础上,通过对系统输入条件的改变,研究了系统在外界输入条件扰动下各参数的动态变化特性,同时对结果进行了详细的分析。同时,为了验证所建模型的有效性,基于上述平台搭建的"聚光-吸热"系统仿真模型,通过输入和"大汉"电站实验过程中相同的初始条件以及操作步骤,对模拟结果和实验结果进行了对比验证。结果表明,该论文所建立的模型具有较高的可靠性。     

超临界压力流体在多孔介质内对流换热研究进展

超临界压力流体在多孔介质内的流动换热问题在动力工程、化学工程、航天航空等领域的应用非常广泛,它是超临界CO_2气冷堆、太阳能热发电系统、超临界压力流体对高温壁面的发汗冷却等工程设计优化的理论基础。分别从实验研究和数值模拟两个方面,详细阐述了多孔介质内超临界压力流体流动换热的研究进展,指出了准临界温度附近强烈物性变化、多孔结构迂曲流动通道、浮升力等因素对换热通道局部对流换热性能的影响规律是深入研究的关键问题。另外由于高温高压实验难度大、数据处理方法较复杂,多孔介质内超临界压力流体与固体骨架之间的内部对流换热系数实验研究非常少,致使局部非热平衡模型在多孔介质内超临界压力流体流动换热数值模拟的应用受到限制,因此同时加强超临界压力流体在多孔介质内流动传热的局部对流换热性能和内部对流换热性能研究,对于多孔介质结构传热性能评价和工业应用关键设备的设计优化具有指导意义。     

基于超临界CO_2布雷顿循环的塔式太阳能集热发电系统

为了提高太阳能热发电系统的性能,建立了以熔融盐为传热介质、再压缩式超临界CO2布雷顿(SCO2)循环为动力循环的塔式太阳能集热发电系统的分析模型,分析了定日镜、腔式吸热器、再压缩式SCO2发电系统3个子系统的性能,并研究了太阳辐射强度和采用不同底循环的SCO2发电系统对整个电站性能的影响,最后对采用不同类型的蒸汽动力循环和SCO2循环为动力子系统的5种塔式太阳能集热发电系统进行了对比。结果显示:吸热器的能量损失率最小,但损失率最大;随着太阳辐射强度增大,吸热器和整个电站的热效率和效率均增大;采用有机朗肯循环和跨临CO2(TCO2)循环作为底循环对SCO2发电系统进行余热回收,可提高整个电站的热效率,并且SCO2-TCO2循环具有更高的热效率;相同条件下,不同的SCO2循环均比蒸汽动力循环具有更高的热效率和效率,其中基于SCO2-TCO2的塔式太阳能电站热效率最高。     

带背反射板太阳能真空集热管间距的光学优化

建立了带背反射板真空管集热器的太阳辐射模型,采用蒙特卡罗光学追踪法研究了不同管间距下集热器吸收体表面的能量分布,利用遮阴模型计算了不同管间距下带背反射板太阳能真空管集热器各季节的太阳辐射收集量.结果表明,管间距为2.3~3.3倍管径时,真空管吸收体表面能量分布均匀,分布范围超过圆周的二分之一;当管间距为1.5~2.3倍管径时,易产生管间遮阴现象,集热吸收体表面能量分布范围不及圆周的一半;当管间距大于3.3倍管径时,易引起集热吸收体局部过热,降低集热管的使用寿命.     

新型太阳能空气集热器性能研究及供暖测试

太阳能作为清洁可再生能源在供暖领域得到越来越多的应用,集热器作为太阳能热利用的核心部件在供暖方面发挥了重要作用。为了获得新型双通真空管太阳能空气集热器热性能,通过搭建测试平台对其进行试验研究。试验结果表明：新型双通真空管太阳能空气集热器,热性能较优,集热器平均瞬时集热效率为66.7%,与普通空气集热器相比,效率更高;集热器热损较小,最大为2.092 W/（m2·℃）。基于该集热器组成太阳能+电加热联合采暖系统,并对不同天气条件下单独采用该集热器的太阳能供暖系统的运行效果进行初步测试分析,结果表明:单独使用该集热器进行供暖的房间,当太阳辐照强度持续大于250 W/m2,集热器出风温度高于30 ℃,室内温度高于16 ℃的时长可达6～7小时,可满足白天大部分时间段供暖需求,供暖效果较优。研究结果可为太阳能空气集热器供暖系统在农村地区的应用及推广提供参考。     

槽式聚光集热驱动吸收式空调系统研究

以太阳能单效吸收式空调系统为研究对象,选用太阳能槽式聚光集热器与溴化锂单效吸收式制冷机对100m2会议室进行夏季制冷、冬季制热、春秋季提供必要的生活热水性能分析.结合昆明当地气候条件和该会议室结构、朝向等因素对所选会议室进行全年能耗分析,结果为夏季冷负荷75W/m2、冬季热负荷50W/m2.根据理论分析结果以及经济实用性确定选用60m2抛物槽式聚光集热反射镜、23kW溴化锂吸收式制冷机、15kW风机盘管作为系统参数,为槽式聚光集热与吸收式制冷机组相结合的系统性能研究提供理论依据.     

CPC型热管式真空管集热器的热性能研究

通过对CPC型热管式集热器进行的传热分析和相关的试验，给出了内聚光CPC热管集热器的总热损系数、效率的计算方法，并测定了它的效率曲线，试验结果与理论计算值符合很好。文中所分析的是CPC型热管式真空集热器的通用模型，因此，对于各种形状CPC型热管式真空集热器所推导出的计算式都是适用的，这对于改进集热器设计和预示集热器性能都具有一定的参考价值。     

碟式聚光太阳能热发电系统用腔式吸热器热性能分析

对集热系统中的平顶锥形腔式吸热器进行热性能分析及实验研究．计算给出了在各种温度下各项热损失所占的比重及吸热器的总体热效率、实验得出了加热功率与腔式吸热器热效率的关系，表明平顶锥形腔式吸热器具有较好的热性能。     

一种CPC型热管式太阳能集热器的实验研究

将复合抛物面聚光器（CPC）和热管平板式集热器相结合，研究了一种以平面形吸热板为接收器的CPC型热管式太阳能集热器．采用碘钨灯模拟太阳光辐射，在不同辐射强度下，对CPC型热管式太阳能集热器和普通热管平板式太阳能集热器的集热温度、瞬时效率、平均效率及平均热损系数等热性能进行了对比实验研究．研究结果表明：与普通热管平板式太阳能集热器相比，CPC型热管式太阳能集热器不但提高了集热温度和集热效率，而且降低了热损失．这一研究结果为太阳能集热器的进一步发展提供了有意义的参考．     

塔式太阳能热发电吸热器技术研究进展

近年来,塔式太阳能热发电技术得到了迅猛发展,大量实验和运行数据充分证明了其技术可行性和商业应用前景.文中较系统的回顾了塔式太阳能热发电系统吸热器技术的发展历程及现状,对应用较为广泛的熔盐吸热器、空气吸热器及水/蒸汽吸热器作了详细的分析,并展望了我国开展塔武太阳能热发电应用研究的发展方向.     

采用真空管太阳能吸附集热器的制冷系统性能分析

为提高吸附集热器的性能，提出了一种真空管太阳能吸附集热器的设计方案，建立了相应的数学模型，对所设计吸附集热器的性能进行了分析，用传热方程对采用此集热器的吸附制冷系统进行了数值模拟计算，得到了吸附床内的温度分布规律，理论分析表明，系统的最高温度和性能均优于一般的吸附制冷系统，研究了一些关键参数变化对系统性能的影响，并在此基础上，提出了一些真空管优化设计的方案，为以后的实用化提供了理论依据。     

圆柱吸热体真空管集热器管中心距与能量收益关系的研究

在实验测定吸热板表面相对太阳辐照强度和涂层太阳吸收率的基础上，分析研究了圆柱形吸热体具有圆形和半圆形吸收涂层的真空管集热器在不同管中心距下的能量收益因子随光线入射角变化的规律，依据晴天辐射模型，对北半球不同纬度和倾角、朝南放置的上述两种真空管的日年能量收益，以及由上述两种真空管组成的太阳能集热器中心距与能量收益的关系进行了分析研究，给出了两种真空管日、年能量收益和两种集热器不同管中心距在各纬度和倾角下集热器日能量收益及其年变化规律。结果表明：在无遮挡时，圆形吸收涂层管比半圆形吸收涂层管年能量收益高9％。当圆形吸收涂层管中心间距等于2倍管径、半圆形吸收涂层管中心间距等于1．3倍管径时，可得到管无遮挡时年能量收益的95％。     

高温固液相变吸热器研究现状与发展

高温熔盐相变蓄热是空间站太阳能热动力发电系统的关键技术之一,吸热/蓄热器是其关键部件,它的传热性能直接影响到整个动力系统的性能。文中着重从结构设计方面介绍了近年来国内外空间太阳能动力装置吸热/蓄热器的研制情况,概括了研究中存在的主要问题并指明了今后高温固液相变吸热器研究及发展的方向。     

塔式太阳能热发电系统及聚光瞄准装置

由何开浩研发的塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置有聚光系统,吸、换热系统,储热系统和发电系统四部分组成。其中,聚光系统包括反射镜、支撑结构、传动装置和跟踪控制系统。塔式太阳能热发电系统采用光-热-     

与建筑一体化的墙体型太阳能集热器

为了解决太阳能供暖设备与建筑一体化问题,发明了"与建筑一体化的墙体型太阳能集热器",并试制实物样机.该集热器的采光面是由上下呈锯齿形的不锈钢波纹(三角形)板的大面组成,将透明的三角形波纹板敷设在不锈钢波纹板之上并保持一定间距,再通过塑钢方框进行组装密封,制成墙体型太阳能集热器.工作时,采光面将吸收的热量传导给三角形腔体内的液体工质使之汽化,蒸汽通过保温换热水箱内部的冷凝管凝结为液体,回流到集热器的三角形腔体内如此反复,实现了集热和换热的自循环.试验表明:该集热器不仅提高了热效率,而且还替代了部分墙体.应用该集热器可以实现太阳能与建筑一体化.