环境风下不同开口率圆柱形腔体复合热损失特性实验

建立圆柱形腔体热损失性能测试实验台,固定腔体倾角为45°,采用电加热方式对腔体底面和侧面同时加热,探讨有环境风条件时,不同开口率圆柱形腔体在不同风速、风向角下的复合热损失特性,获得混合对流热损失努塞尔特数Nuc和辐射热损失努塞尔特数Nur的拟合关联式,并分析实验过程中的不确定度。结果表明,在有风条件下,对部分开口的圆柱形腔体,对流热损失和辐射热损失随开口率OR的增大而增加,导热热损失随开口率OR的增大而减少;各项热损失随风向角的变化较受开口率的影响要小;开口率增大时,Nuc和Nur均增加;风速增大时,Nuc增加,而Nur减小。     

塔式太阳能熔盐吸热器运行特性与策略优化

该文研究太阳光照条件、环境温度、风速、风向等因素对塔式太阳能热发电熔盐吸热器整体热效率和散热损失的影响规律,讨论吸热器的运行策略及其对系统效率的影响.吸热器的运行受风速和入射能量的影响较大,受风向和环境温度的影响较小.额定出口温度模式下,当风速超过7m/s时,对流散热损失超过辐射散热损失.风速对吸热器局部对流散热损失的...     

改进半球形腔式吸热器热性能数值模拟

基于计算流体力学理论建立的计算模型,运用Fluent软件对适用于碟式斯特林太阳能热发电系统5种弯度的改进半球形腔式吸热器的热性能进行了数值模拟对比分析。通过模型验证得出,采用定壁温考虑吸热器整体的热性能、应用S2S模型考虑辐射和用瞬态计算方法考虑密度项是可行的。在采光孔朝下时,随着弯度的增大,吸热器对流和辐射热损失、辐射和总努塞尔数均增大,而对流努塞尔数却减小,辐射热损失占总热损失的大部分。综合结果表明,改进半球形腔式吸热器的最佳弯度为0.4～0.5。     

金属管式承压空气吸热器实验研究

对内径为6 mm,壁厚为2 mm的太阳能热发电用金属管式承压空气吸热器的热性能进行了实验研究,分析了太阳法向直接辐照度(DNI),金属管式承压空气吸热器内空气质量流量对该吸热器出口空气温度的影响。实验结果表明:在空气质量流量相同的条件下,DNI越高,金属管式承压空气吸热器出口空气温度越高,该吸热器获得的热功率越大,吸热器内空气粘性越高,吸热器内空气压力损失也越大;随着金属管式承压空气吸热器内空气质量流量逐渐减小,该吸热器出口空气温度逐渐升高;随着金属管式承压空气吸热器内空气质量流量逐渐增大,该吸热器内空气压力损失逐渐增大;金属管式承压空气吸热器热效率受DNI和空气质量流量的综合作用,且该吸热器热效率的最大值出现在DNI较低处;当金属管式承压空气吸热器内空气压力损失较大时,应增大吸热管的管径或缩小吸热管单管的管长。     

球形腔式太阳能吸热器性能的数值研究

利用蒙特卡洛光线追踪法分析了6种不同开口比(D/d)的球形腔式吸热器的光学性能,并以光学模拟所得壁面能流作为热分析的边界条件导入CFD软件中,运用CFD软件对6种不同开口比的球形腔式吸热器进行流固耦合传热计算,获得了球形腔式吸热器和内部流体的温度场分布。通过计算球形腔式吸热器的反射光损失、对流热损失和热辐射损失,得到聚光器/球形腔式吸热器系统的光热转化效率为81.9%～84.4%,球形腔式吸热器的最佳开口比1相似文献   

超临界二氧化碳太阳能腔式吸热器数值模拟研究

针对太阳能碟式聚光器,设计了一种工质为超临界二氧化碳的圆台形腔式吸热器,建立了腔式吸热器的光热模型。采用蒙特卡洛光线追踪法分析了腔式吸热器的光学特性,并基于相关理论,将热边界条件导入Ansys Fluent软件中,对腔式吸热器的光学特性及流动传热特性进行了计算流体力学(CFD)仿真模拟,得到腔式吸热器内工质出口温度、工质流动压降、光学效率、热效率以及散热损失随着工质进口温度(100～200℃)和太阳光辐射强度(400～1 200 W/m²)的变化规律。结果表明：不同太阳光辐射强度下,吸热器的光学效率基本不变;太阳光辐射强度对腔式吸热器热效率的影响不明显;工质进口温度越高,吸热器的热效率越低;腔式吸热器散热损失中,自然对流散热损失最大,其次是辐射散热损失及导热散热损失。     

槽式太阳能新型腔式吸热器的热性能研究

提出一种适用于抛物槽集热器的新型太阳能腔式吸热器,该装置具有较高的集热效率,同时连接安装和日常运行维护也相对便利。对其建立一套三维传热模型,并搭建采用新型腔式吸热器的抛物槽集热器实验系统,通过实验测试对比吸热器瞬时效率,验证模型的准确性。此外,定量分析不同环境参数与工作参数对新型腔式吸热器热性能的影响,结果表明:集热效率随着法向直接日射辐照度、环境温度的升高而增加,随着环境风速和吸热器入口传热流体温度的升高而降低,而受传热流体质量流量的影响较小。     

主导风向对直接空冷凝汽器换热效率的影响

采用SIMPLE算法和k-ε模型,对2台600 MW直接空冷机组的空冷岛外部流场进行了数值模拟,分析了不同主导风向对空冷岛外部流场及空冷凝汽器换热效率的影响,探索了机组换热效率最高及最低时主导风向的范围.结果表明:在同一主导风向下,风速越大,换热效率越低,当风速从3 m/s增大到9 m/s时,换热效率降低了14.3%;在相同风速条件下,当主导风向与空冷平台夹角成135°～150°或者30°～45°时,空冷凝汽器的换热效率最高,当风向角在270°附近时,效率最低,两者效率之差达8.7%.     

环腔流道太阳能空气吸热器的光-热转换特性研究北大核心CSCD

吸热器是太阳能聚光热利用系统中光-热能量转换的核心部件,文章针对一种简单结构的环腔流道吸热器,采用光线跟踪方法和计算流体力学方法实现光热耦合,建立了含石英窗环腔流道空气吸热器的耦合传热数值模型,探讨了碟式聚光器焦距、太阳直接辐射强度、质量流量、入口温度以及能流分布形式(非均匀与均匀能流分布)对光热转换性能的影响。研究表明:吸热器热效率和出口温度受焦距影响不大,但壁面峰值温度随焦距增大而急剧上升;热效率与质量流量呈正相关而与太阳直接辐射强度(Direct Normal Irradiance,DNI)呈负相关,出口温度反之,当DNI=800 W/m^(2),质量流量m=0.0166 kg/s时,吸热器综合热性能最优,热效率和出口温度分别为74.70%和478.74 K;出口温度受入口温度直接影响以几乎相同的差值变化,入口温度每升高50 K,热效率下降7.3%左右,该吸热器结构适用于中低温空气;能流分布均匀与否对出口温度及热效率影响不大,均匀能流分布下的吸热器壁面峰值温度反而略高于非均匀能流分布的。     

槽式腔体接收器多场耦合热性能模拟研究北大核心CSCD

文章针对一种槽式太阳能利用的倒梯形腔体接收器,采用ANSYS软件对腔体倾角、工质进口温度、环境风速变化造成的接收器热性能影响进行了模拟研究,并采用多场耦合的方式对其进行分析。结果表明:无风时,各管出口温度的变化趋势与腔体倒梯形结构相吻合,且进口温度T_(in)为353 K时的腔体热损失量是303 K时的6.9倍;腔体倾角θ_(cav)为30°,T_(in)为353 K时,中间管受扰流影响程度随风速增大逐渐减小,且风速V_(w)为3.0 m/s时的总热损失量是0.8 m/s时的2.8倍;在腔体变倾角研究中,当T_(in)为353 K,V_(w)为1.5 m/s,θ_(cav)为90°时的热损失是0°时的12倍。     

抛物槽式太阳能吸热管热损失研究

利用稳态平衡的方法测出了抛物槽式太阳能吸热管的热损,并拟合出了公式,为吸热管热性能提供了重要参数。分析计算了吸热管端部保温部分热损失以及金属管的膨胀量、风速和环境温度对热损的影响,结果表明:吸热管端部热损比较大,占总热损7.3%~9.1%,在槽式太阳能热发电站运行时也应该做好端部的保温;吸热管温度越高,热损越大;风速越大,环境温度越高,热损越大,但风速和环境温度影响较小;热损随着金属管的膨胀量的增大而减小,但是热损变化微乎其微,可以不加考虑。     

一种新型腔式吸热器的设计与实验研究

根据碟式聚光镜聚光后的焦平面处辐射能能流分布图以及关键尺寸对各种热量损失的影响，设计出一种新型高效腔式吸热器，专门用于太阳能中高温热利用与热发电。利用数学模型模拟出吸热器的热效率，并运用实验手段加以论证。计算与实验结果表明，该吸热器热效率在内部壁面温度达到400℃，热效率能达到85％以上，且工作性能稳定，完全达到预期的设计要求。     

反射圆锥几何参数对半球形吸热器光学性能的影响

基于Tracepro光学分析软件,以实验室自行研发的碟式太阳能聚光器-半球形腔式吸热器系统为对象进行三维实体建模,探寻放置腔体穹顶的反射圆锥几何参数(圆锥锥角)对吸热器性能影响规律,同时探讨吸热器采光口距聚光器焦点平面距离L对吸热器性能影响。模拟结果表明:反射圆锥半径为20 mm,锥角α=120°时,半球形腔式吸热器光学性能最优;吸热器采光口距离聚光器焦点前后变化时得出各参数呈正态分布。可为碟式太阳能聚光反射系统的设计和优化提供参考,并为下一步的实验研究提供基础。     

太阳能热发电系统中腔式吸热器的光学性能

建立了球形、圆柱形、圆锥形和平顶圆锥形4种典型腔式吸热器与抛物面聚光器的三维模型,利用蒙特卡洛光线追踪法预测了4种典型腔式吸热器内部辐射能流的分布,其中球形吸热器内部的辐射能流分布均匀性最好,且辐射峰值最小,具有较好的光学性能。通过统计逸出腔口的反射光计算出这4种腔式吸热器的反射光损,其中球形吸热器的反射光损最小。在聚光器反射率为0.9,腔体内壁吸收率为0.9时,球形吸热器反射光损仅为0.66%,聚光器/球形吸热器的光学效率为88.9%。     

圆锥螺旋管腔式熔融盐吸热器热性能的数值研究

提出一个用于塔式太阳能发电系统的圆锥螺旋管式熔融盐吸热器,对其热性能进行数值研究,得到吸热器的热损失以及热效率,并将数值计算结果与美国圣地亚实验室的熔融盐子系统的实验数据进行对比。研究发现:在相同的阳光入射条件和风速条件及接近的开口尺寸和管道长度下,采用圆锥形螺旋管吸热器管道外壁面平均温度降低、吸热器效率提高。     

塔式熔盐吸热器热效率计算数值研究

本文论述了拟建的100MW塔式光热电站熔盐吸热器热损失主要组成项:辐射热损失、对流热损失及导热热损失,其中辐射热损失可由公式直接算出,由于本项目计算的雷诺数大,对流热损失关联式已不适用,故采用数值模拟方法进行对流热损失计算.分析了吸热器外壁温、环境风速、环境温度对换热系数的影响,计算出本项目的吸热器热效率.     

非均匀热流下球形腔式吸热器热性能的数值研究

建立了球形腔式吸热器三维模型;以基于蒙特卡罗光线追迹法(MCRT)进行光学模拟得到的能流分布,作为吸热管壁的热边界条件;通过数值模拟研究球形吸热器的耦合传热问题;探讨吸热流体入口参数对热性能的影响。研究表明:吸热管壁的辐射能流密度分布不均匀;在相同条件下,下入口吸热器的热性能优于上入口吸热器;在吸热流体的入口速度为0.2~0.4 m/s,提高流速可明显增大吸热器热效率,入口速度大于0.6 m/s时,热效率的增大速率变得平缓;随入口温度升高,热效率几乎呈线性下降。基于非均匀热流边界条件下的吸热器三维数值模拟结果更符合实际情况,为吸热器的优化设计与推广应用提供依据和参考。     

槽式太阳能供热光伏系统集热器集热性能的实验研究

文章基于沧州地区的气候特点,通过实验分析了传热工质进口温度、直射辐射量对槽式太阳能供热光伏系统中集热器集热性能的影响情况。实验结果表明:沧州地区3月份晴朗天气条件下,槽式太阳能供热光伏系统的集热效率为0.35～0.65;当运行温度为20～100℃时,随着传热工质入口温度逐渐升高,槽式太阳能供热光伏系统中集热器的集热效率和火用效率均得到明显提高;直射辐射量的增大,会导致槽式太阳能供热光伏系统中集热器的集热效率和火用效率随之升高。     

火电厂直接空冷系统风洞热效应模拟实验研究

将空冷凝汽器模型内通恒定温度的热水构成热循环系统,在低速风洞中首次同时模拟了空气动力学、轴流风机的强迫对流以及热空气的浮力效应在内的复杂流动与热动力学耦合问题.提出影响空冷凝汽器散热效果的回流率的概念,探求来流条件的变化对空冷岛底部平均回流率的影响,并进行相应的PIV测速实验.结果发现,空冷岛底部平均回流率随着风速的增大而增大;不同风速的条件下,空冷岛底部平均回流率随风向角的变化趋势基本一致,并且风向为西风、西南风和西北风附近时空冷岛底部平均回流率较大;增加挡风墙高度可以降低空冷岛底部平均回流率,并且风墙高度为14.64 m时平均回流率最小.     

太阳聚光下单球体温度变化特性研究

球流吸热器为使用球体作为吸热和传热工质的吸热器,为验证其在原理上的可行性并研究球体吸热过程的影响因素,该文在太阳模拟器上进行球体吸热实验,建立球体得热模型并对模型进行了实验验证。该文用模型研究了能流密度、空气流速和表面发射比对球体温度变化特性的影响,研究表明球体作为吸热工质时具有较高的热效率,因此球流吸热器在原理上可行。增加投入在球体表面的能流密度可显著提高球体在吸热过程中的热效率,降低空气流速和降低球面的发射比可有效提高球体在吸热过程中的热效率。这些结果对最终的球流吸热器设计和运行具有指导作用。