熔盐槽式集热回路夜间热损失特性研究

为研究以熔盐作为传热介质的槽式光热电站集热回路夜间低速循环工况的热损失特性,首先利用辐射热网络法和传热热阻原理建立集热管稳态传热模型,通过与典型实验数据对比,验证该模型的适用性和准确性。在此基础上,考察在夜间熔盐低速循环工况下,集热回路长度、环境温度、风速、熔盐流速、熔盐入口温度、集热管真空度等因素对集热回路热损失的影响。研究表明,回路长度、熔盐流速、熔盐入口温度和集热管真空度是集热回路夜间热损失性能的主要影响因素;相比之下,环境温度和风速对热损失的影响较小。     

太阳能槽式集热系统动态传热特性

采用数值模拟方法研究了太阳能槽式集热系统的动态传热特性.建立了管内流体的一维传热模型,并进行了检验,计算结果与实验结果符合较好.采用该模型,该文首先分析了恒定辐射强度下,集热特性受入口温度、环境温度、流体质量流量以及风速的影响规律.然后,研究了辐射强度变化情况下的出口参数动态变化特性.得出:集热管出口温度的变化由于热惯性的影响滞后于辐射强度的变化,对于短期的辐射强度波动,出口温度变化较小,系统可不考虑加入额外的能量.对于全天辐射强度变化,集热管出口温度受辐射影响较大,尽管可忽略短时辐射强度波动的影响,但为维持系统正常运行,蓄热或额外的燃料供应是必须的.     

槽式集热系统流速及布置优化

通过对槽式太阳能集热器结构及能量转换过程特性的研究,建立了基于多热容变物性的集热器动态仿真模型,并由LS-2型槽式集热器实验数据进行了验证.在仿真平台上结合泵、阀门等模型组建起集热系统仿真模型,并根据SEGS-VI的电站实际运行数据进行了对比验证.在此基础上,分析研究了系统的集热效率和所消耗总泵功随太阳辐照量及导热油流速的变化,得到了不同工况下集热系统的最优折合效率、导热油最佳流速和单支路最优长度.结果表明:在相同的导热油进、出口温度下,太阳辐照量越大,集热系统最优折合效率越高,当太阳辐照量从500 W/m2升至1 000W/m2时,导热油最佳流速从2m/s变化到3m/s;在同一太阳辐照量下,系统最优折合效率随导热油工作温度的升高而降低.     

基于混合神经网络的槽式太阳能集热场出口温度预测研究

为解决槽式太阳能集热场实际现场工况难以满足现有热性能测试标准的难题，提出一种基于混合神经网络（ALSTM）模型预测槽式太阳能集热场出口温度的方法。首先对中国科学院电工研究所延庆、常州龙腾乌拉特中旗、中广核德令哈、中船乌拉特中旗4处槽式太阳能集热场动态热性能实验数据和气象数据进行预处理与相关性分析，形成训练样本数据和验证样本数据；其次对该网络模型进行训练与优化，最后进行验证，得出上述4处集热场实际出口温度与预测出口温度的最大相对误差分别为3.00%、0.31%、1.45%、1.95%。证明了该模型的预测精度较高，为槽式太阳能集热场实际现场热性能预测与评价提供了一种新的方法。     

2953t/h超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性研究

建立超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性计算模型,首先按出口工质温度相等的原则计算节流补偿压降,再以给定热的负荷以及节流方式进行了流量分配和压降特性校核计算,并研究了2953t/h超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性。研究结果表明:以50%锅炉最大连续出力工况为基准来设计水冷壁入口节流压降是合理的,该方法可以使各负荷下的回路特性均趋于理想回路特性,能够获得较均匀的出口工质温度分布,热力偏差小并能够维持合适的水冷壁金属温度。水冷壁总压降的变化趋势与锅炉负荷变化相符。对于弱受热回路,重位压降所占总压降比例大于摩擦压降,因而弱受热具有自然循环特性;对于强受热回路,重位压降所占总压降比例小于摩擦压降,因而强受热回路具有直流特性。100%BMCR工况下,最高金属壁温为497℃,低于管材规定的580℃,因此锅炉机组的运行安全性可以得到保证。     

基于腔体的双轴槽式系统集热特性动态测试

以倒梯形腔体接收器为集热器的双轴槽式太阳能聚光集热系统为研究对象,通过实验测试和归一化温差的方法,对该系统不同接收位置下的集热性能以及不同流量工况下的瞬时集热效率进行测试,研究结果表明:腔体接收器放置在不同接收位置会表现出不同的光热转换性能,不同流量下对应的最佳接收位置不同;通过归一化方法处理可得到600、700、800、900 L/h 4种流量工况下对应最大集热效率以及热损失系数,并通过多项式拟合得出热损失系数与流量的变化关系式为y=139.06-0.29x+0.0002x2,可用来指导工程实际应用。     

槽式太阳能辅助燃煤发电系统热性能研究

针对槽式太阳能集热系统,建立了集热场得热及热损失等数学模型,并以典型槽式集热器EUROTROUGH-150(ET-150)组成的集热系统为例,进行了以集热场热效率最优为目标的优化;在此基础上以槽式太阳能辅助燃煤发电系统(即互补发电系统)为研究对象,采用一定的评价准则和集成方式,对直射辐射强度(DNI)设计值的选取进行分析研究.结果表明:不同回路数、不同纬度分布的集热场存在不同的最优列间距,且存在最佳取值范围的直射辐射强度设计值,使系统年性能最优.     

槽式太阳能热发电站集热场安装布置浅析

在槽式太阳能热发电站的设计中,由于集热场集热器设备外形较大,布置安装整个集热器装置是太阳能热发电站厂区规划设计的核心工作之一。本文从工艺角度出发,对集热场整个场地设备管道布置的问题进行了探讨,提出了厂区集热场集热器、导热油系统相关设备管道等布置的基本原则和方案,以达到提高槽式太阳能热发电站设计水平,持续规模化发展我国槽式太阳能热发电项目的目标。     

槽式太阳能集热器热性能实验测试

针对天津市槽式太阳能集热系统性能测试平台,对不同太阳辐射强度、入口流体温度以及不同工质流量状况下集热效率和集热管压降变化规律进行实验测试,通过测试数据对槽式太阳能集热器热性能进行分析。试验结果表明:在天津地区槽式太阳能集热器集热效率可以达到66.1%;太阳辐射强度的增强,会提高集热效率,并且集热器进出口的压降会随之降低;在太阳辐射强度和导热油流量一定时入口流体温度存在最佳值;集热效率和集热器进出口的压降随着流量的增加而增大。     

低熔点熔盐在槽式太阳能集热中的初步实验研究

为了掌握熔盐在槽式太阳能热发电中的运行规律,将一种熔点86℃、上限工作温度550℃的低熔点熔盐Hts用于所搭建槽式太阳能聚光集热试验台的传热工质,测得稳定、可靠的熔盐流量,得到集热管在不同熔盐温度下的热损失,初步掌握熔盐在槽式太阳能集热系统中的运行规律。通过实验运行解决熔盐在槽式太阳能热发电系统中易于凝固堵塞管路和设备、非聚光状态下能耗过高的问题,进一步提高系统的可靠性。     

抛物面槽式太阳能SolTrace 模拟与实验分析

结合抛物面槽式聚光器的光学特性,应用Sol Tarce光学仿真模拟软件,采用蒙特卡洛射线追踪法对设计搭建的呈东西轴布置的抛物面槽式聚光集热实验系统,建立光学系统模型并进行Sol Tarce模拟分析,获得抛物面槽式吸热管在当天不同时刻下及不同太阳直射辐照度下的有效辐射能通量和抛物面槽式吸热管壁面的能流密度分布,并将模拟得到的结果与实测实验数据进行对比分析,结果表明:模拟结果与实验数据具有较好的一致性,最小及最大偏差分别为8.1%和16.4%,实验数据可较好地验证Sol Tarce模拟系统的可行性及模拟结果的可信度,抛物面槽式吸热管吸收太阳辐射能受太阳光入射角和太阳辐照度的影响较大。模拟结果能够有效地反映聚光型太阳能热发电系统的光学性能及热性能,为聚光型太阳能热发电系统的设计与优化以及工程应用提供参考依据。     

DSG太阳能槽式集热器动态特性

采用数值模拟方法,分析了以水,水蒸气为工质的DSG槽式集热器的动态流动与传热特性.首先建立了管内流体的一维多相流动与传热模型,并利用差分法对该模型进行求解,计算结果与现有文献数据吻合较好.分析了稳态条件下,集热器出口流体工质参数受太阳辐射强度、流体质量流量、人口温度和入口压力的影响规律.在动态分析中,研究了辐射强度变化所导致的出口参数变化特性.从阶跃响应和脉冲响应的分析中得出,虽然热惯性存在,但短期的辐射强度波动对出口温度仍有较大影响,但对出口压力的影响较小.辐射波动将对一次直通DSG系统出口温度产生很大波动.     

槽式太阳能热发电站的模拟优化

通过SAM(System Advisor Model)软件,在中国4个地区模拟建设槽式太阳能热发电站进行研究。经过模拟分析,在该文所设定的槽式太阳能系统参数下,拉萨市槽式电站性能最好,对该地区3种不同集热蓄热工质组合的80 MW槽式电站做进一步模拟优化和对比分析,分别以年发电量、年发电效率和平准化电度成本(LCOE)为优化目标,得到不同槽式电站的最佳太阳倍数和蓄热时长;对导热油-太阳盐(Solar Salt)槽式电站,进一步模拟其蓄热系统的不同调度方案和集热工质的不同出口温度对电站的年发电量和镜场吸热效率等性能参数的影响,通过对比分析,得出集热蓄热工质均为低熔点四元盐的槽式电站的各项性能参数最为理想。     

太阳能烟囱发电系统非稳态传热问题及性能分析

建立了包含蓄热层的太阳能烟囱发电系统非稳态传热数学模型,研究了集热系统特性和蓄热层的增温效应,结果表明:蓄热层表面温度、气流温度、集热棚板温度相互影响,随时间有较大波动;气流温升主要发生在气流入口至集热棚半径1/3处,蓄热层表面温度沿径向逐渐升高,在集热棚出口段有明显下降;集热棚板、蓄热层底部及四周是系统热量损失的主要地方;系统运行非稳定期,在没有太阳辐射时,深层蓄热层不参与向气流放热过程,而是继续从浅层蓄热层吸热,浅层蓄热层贮存的热量并不全向气流传递。系统运行平稳期,蓄热层底层的温度趋于定值;理论发电功率的变化趋势与气流温度随时间变化趋势一致。     

分配联箱气液两相流流型对垂直并联管分配特性的影响

对垂直Ｕ型单联管系统低质量流量的流量分配特性进行了理论和实验研究,获得气叮和气液两质量流量分配特性,以及各分支管的流型记录,分析了分配联箱中流型对流量分配以及各分支管中流的型的影响。     

集管系统压力与流量分布的研究(II)——Z型布置时的分析解

建立了Z型布置时集管系统压力与流量分布的数学模型 ,在对微分方程进行无量纲化的过程中导出了一个重要的综合性无量纲性能参数。方程解的结果表明利用这个综合参数可以快速确定在联箱摩擦阻降相对很小条件下集管系统的流量分布状态和总压降 ;对集管系统采用Z型与U型布置导致的流量分布特性的差异作了分析 ;解的结果对压力恢复型集管系统的设计和性能预测具有指导意义     

反射式线性菲涅尔集热器性能的实验研究与模拟分析

采用热网络法建立菲涅尔集热系统CPC腔式接收器的数值传热模型,搭建集热器系统,实验研究集热器效率、CPC腔的集热性能。利用数值传热模型分析太阳辐照度、镜场宽度、工质入口温度和质量流量的变化对系统出口温度和效率的影响,以期为菲涅尔集热器出口参数的控制提供依据。实验数据验证了模型的有效性,模拟结果显示,质量流量对工质出口参数影响最大;镜场宽度和辐照度对集热效率的影响最为显著;菲涅尔集热器的热效率可达68%。     

简化CPC式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热器的传热模型研究

对一种新型简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热系统的传热过程进行了理论分析和数值模拟计算,通过实验数据对该传热模型进行了验证分析。该系统由多个集热单元组成,每个集热单元包括一个简化CPC集热板,一根全真空玻璃集热管,在玻璃集热管内安装一个U形铜管。流动空气在各级U形铜管内被逐级加热。计算研究表明:系统空气最大出口温度可达到200℃,系统平均集热效率达到0.3以上,整个系统表现了良好的高温集热特性。同时,计算也表明当系统工质流量增加时,只要系统增加更多的集热管以增加系统总功率即可满足工质温度达到200℃的设计要求。研究提出的新型简化CPC式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热系统是一种有工业实用前途的太阳能集热器;研究提出的传热模型模拟效果也可以满足一般性工程计算需求。     

集管系统压力与流量分布的研究（II）—Z型布置时的分析解

建立了Z型布置时集管系统压力与流量分布的数学模型,在对微分方程进行了无量纲化的过程中导出了一个重要的综合性无量纲性能参数,方程解的结果表明利用这个综合参数可以快速确定在联箱摩擦阻降相对很小条件下集管系统的流量分布状态和总压降,对集管系统采用Z型与U型布置导致的流量分布特性的差异作了分析,解的结果对压力恢复型复集系统的设计和性能预测具有指导意义。     

并联管组流量分配的离散型算法及其应用

建立了锅炉过热器、再热器U、Z形布置联箱的流量分配离散化计算模型,确立了在并联管组中迭代计算各根管子流量的方法。将离散型算法应用于某厂包墙过热器爆管事故的分析和解决工程实践中,对锅炉包覆系统的蒸汽阻力、流量偏差、侧包墙出口联箱静压分布进行了校核计算,得出了比较精确的流量分布。根据理论计算和论证后确定的改造方案取得了良好效果。实践表明离散型算法与传统计算标准算法相比,更符合并联管组流动特性,具有更好的精确性,对解决相关的工程问题具有一定的指导意义。