熔融盐塔式太阳能余压发电系统设计

在分析熔融盐塔式太阳能原理和布置基础上,提供了一种用于熔融盐塔式太阳能电站的余压发电系统,在吸热塔顶部的吸热器和高温熔熔盐储罐之间设置水轮发电机组,从吸热器流出的熔融盐先经过水轮发电机组,将熔融盐的势能转化为电能后,再使其进入高温热熔融盐罐,不仅可以减少熔融盐对高温热熔融盐罐的冲击,而且可以回收熔融盐的势能,并将其转化为电能,从而达到节能增效的目的。     

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。     

100MW熔融盐塔式太阳能热发电站的吸热器输出热功率与储热时长的优化研究

储热系统对非连续性的太阳能输入具有平抑作用,是塔式太阳能热发电系统的重要子系统.依托某100 MW熔融盐塔式太阳能热发电站的实际工程参数建立了计算模型,模拟分析了采用不同储热时长及吸热器输出热功率时对熔融盐塔式太阳能热发电站的初投资成本、内部收益率(IRR)和平准化度电成本(LCOE)的影响.模拟结果表明:在项目所在地...     

能流分布对超临界CO_2腔式太阳能吸热器热-力特性的影响

应用ANSYS建立以超临界CO_2为循环工质的螺旋管腔式太阳能吸热器的热-力耦合模型,得到不同能流分布形式下的温度场和应力场。依据Mendelson-Roberts-Manson方法,研究不同能流分布对吸热管预期使用寿命的影响。研究表明,能流分布形式对吸热器温度和应力分布及其使用寿命影响显著。在保持系统吸收总能量不变的情况下,吸热器表面局部能流越大,其局部温度越高,局部蠕变损伤加剧,影响系统使用寿命;局部能流梯度越大,其热应力越大,加剧局部蠕变破坏,影响其使用寿命。     

超临界压力塔式直流锅炉螺旋管圈水冷壁吸热偏差的试验研究

以1000MW超临界压力塔式直流锅炉为例,对不同负荷下螺旋管圈水冷壁的吸热偏差进行了测量和计算．结果表明：螺旋管圈水冷壁的吸热偏差随着机组负荷的改变而变化,负荷越高,吸热偏差越小,在满负荷下,热偏差系数趋于1．在同一负荷下,由下部螺旋管圈和上部垂直管屏构成的水冷壁管吸热偏差比垂直管屏水冷壁的吸热偏差小;螺旋管圈水冷壁对改善炉内热负荷分布不均效果显著．     

金建祥:国内熔融盐储能技术已趋成熟

<正>中控德令哈10 MW塔式熔融盐太阳能热发电站项目是我国首个投入运行的以熔融盐为传热和储热介质的塔式项目,也是继西班牙Gemasolar、美国Crescent Dunes之后全球第3座商业化运行的熔融盐塔式电站。该电站是浙江中控在水工质塔式太阳能热发电站的基础上改造而来的,将水工质替换为主要通过双储罐结构,以二元硝酸盐作为吸热、储热介质,利用大规模定日镜场收集太阳能,将熔融盐加热并进行储存,     

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。     

Numerical simulation of forced convective heat transfer of molten salt in tubes

熔融盐作为太阳能热发电中的重要的传热蓄热介质,其强制对流传热特性对如何强化对流传热和设计以熔融盐作为工质的换热器具有很重要的指导意义。建立了熔融盐-油套管式换热器内不同种类的熔融盐在不同工况下的强制对流传热模型,数值模拟并理论研究了管内熔融盐强制对流传热特性,提出数值模拟的熔融盐对流传热关联式;并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。在此基础上分析了流速对管内熔融盐对流传热系数和热流密度的影响规律。结果表明在Re处于10000～60000的范围内数值模拟和实验结果具有较好的一致性。     

考虑环境风时碟式太阳能热发电系统用腔式吸热器的热性能模拟

吸热器是碟式太阳能热发电系统中集热系统的关键部件，为了探究环境因素对吸热器热性能的影响，利用光线追踪和数值计算的方法，在考虑环境风的情况下，对腔式吸热器进行了不同工况时的热性能模拟，讨论分析了太阳高度角、环境风风向、风速及传热工质进口状态对腔式吸热器热性能的影响。结果表明：太阳高度角越小，腔式吸热器对流热损失越大；随着环境风风向角的增大，无论风速如何，腔式吸热器的热损失都呈现先减小后增大的趋势，当风向角为135°时的热损失最小，风向角小于45°时的热损失较大；任何风向下，腔式吸热器的热损失都随着环境风风速的增大而增大，且在0°和45°风向角下，腔式吸热器对于风速变化较为敏感；传热工质进口流量的增加会提升腔式吸热器的热性能，进口温度的提高则会降低腔式吸热器的热性能，且对其影响的规律呈线性。     

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.     

变热负荷下蒸发面流量分配的试验与模拟研究

塔式太阳能热发电系统中,由于定日镜场的聚焦作用使得腔式吸热器受热面局部区域热负荷高度集中且随时间和空间不断变化导致吸热器系统工质流量分配特性恶化。该文以吸热器蒸发受热面水动力特性的试验平台为研究对象,结合吸热器内辐射-对流的能量传递过程,建立受热管内工质流动换热计算模型,在此基础上建立非均匀热负荷分布条件下腔式吸热器水动力计算的非线性数学模型,得出不同工况下蒸发受热面内工质的流量分配规律。     

塔式太阳能热发电吸热器技术进展

文中介绍了现有塔式太阳能热发电吸热器技术,针对不同吸热器结构和传热介质,结合国内外现有主要塔式太阳能热发电站,对吸热器性能进行比较研究。结果表明,外露管式吸热器结构简单、造价低,应用广泛;而熔盐作为传热和蓄热介质具有较好的性能,系统无压运行且能承受高热流密度,是将来的研究方向。     

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。     

基于CSO算法优化的LSSVM熔盐温度预测

吸热器的安全高效运行在太阳能热发电系统中起到了至关重要的作用。吸热管中熔盐出口最高温度和平均温度为太阳能热发电系统中吸热器的设计、材料的选择和运行控制提供了重要的科学依据。文章提出了基于最小二乘支持向量机(Least squares support vector machines,LSSVM)的快速预测方法,预测不同工况下吸热管中熔盐出口最高温度和平均温度。为了提高预测精度,利用猫群优化(Cat Swarm Optimization,CSO)算法求解LSSVM方法中的超参数。数值计算结果证实了LSSVM方法是可行的,从而为研究塔式太阳能吸热器的热特性以及运行控制提供一种新的有效方法。     

半周加热半周绝热的熔盐吸热管传热特性研究

建立了描述半周加热、半周绝热的不均匀热流边界条件下熔盐吸热管内热传导与热对流换热的数值模型,模型考虑了管壁导热和熔盐的变物性.采用Fluent软件,通过求解三维N-S方程和能量方程,对熔盐吸热管的传热过程进行了模拟,并在熔盐吸热传热实验平台上进行了试验研究.模拟计算与实验结果基本一致.揭示了熔盐吸热管在高温、高热流密度条件下的管内流速和温度分布规律及其换热特性,为塔式太阳能热发电熔盐吸热器的设计和运行控制提供了重要依据.     

熔融盐斜温层蓄热的热特性研究

对熔融盐高温斜温层蓄热过程进行较深入的理论与实验研究,建立熔融盐单相流体斜温层蓄热的瞬态热分析模型,模型考虑熔融盐的变物性。利用Fluent软件,通过求解N-S方程与能量方程,对熔融盐单相流体斜温层蓄热罐在各工况条件下的传热蓄热过程进行数值模拟。研究时间进程、初始条件以及结构尺寸等对蓄热性能的影响。结果表明:斜温层的厚度随时间的推移而增加,达到一定厚度后增加量趋缓;流体进口流速、长径比等是影响有效蓄热容量的主要因素,当进口速度为0.001m/s级、长径比为2∶1时,将减少斜温层厚度。     

电伴热系统在光热电站熔盐吸热器的应用

哈密熔盐塔式50 MW光热发电项目的熔盐吸热器系统由东方锅炉自主设计和供货,其中,电伴热系统在吸热器系统的设备和管线中得到广泛应用。结合哈密光热项目,文中介绍了电伴热系统的选型原则及在光热电站吸热器系统上的应用,并对电伴热系统在吸热器管屏、集箱、出口缓冲罐和熔盐管道上的布置及注意事项等进行了总结。     

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。     

窗式颗粒幕吸热器腔内耦合传热机理建模研究

太阳能颗粒幕吸热器可以利用自由下落颗粒直接吸收聚集的太阳辐射能。文章基于离散相模型(DPM)和离散坐标辐射模型(DOM),在颗粒幕入口厚度为10～50 mm的5种工况下,对带有石英玻璃窗的颗粒幕吸热器进行三维数值模拟,分析了颗粒相与流场之间的气固耦合作用和颗粒辐射对吸热器整体辐射场的影响。模拟结果表明:带有石英玻璃窗的颗粒幕吸热器可以有效增加吸热器的光热转化效率、降低对流热损失和吸热器空腔内壁面再辐射热损失;在相同颗粒质量流量下,颗粒幕厚度对颗粒幕流动形态和温度分布存在不可忽略的影响;吸热器出口处颗粒的平均温度达到1 120 K以上,吸热器的光热转化效率达到0.65以上;随着颗粒幕入口厚度的增大,吸热器出口处颗粒的平均温度和吸热器的光热转化效率呈现先增大后减小的变化趋势,在颗粒幕入口厚度为30 mm时,吸热器出口处颗粒的平均温度和吸热器的光热转化效率最高,分别为1 128.5 K和0.664。     

两段式塔式太阳能腔式吸热器设计及性能分析

针对一种新型两段式塔式太阳能热发电的吸热器进行几何设计,建立了呈高斯分布热流密度的条件下吸热器辐射和对流换热以及流动模型,确定了吸热器I和吸热器II受热面蛇形管管道布置方式和几何尺寸,获得了吸热器内部不同位置受热面的热流密度分布情况.结合气液两相传热和流动特点确定了吸热器典型管道内部工质温度、干度、压降和沿管道流程的壁温分布规律.得出两段式塔式太阳能腔式吸热器几何结构的系统化设计流程,并对吸热器进行了热力性能分析.结果表明:两段式塔式太阳能腔式吸热器能够有效减小预热蒸发吸热器的几何尺寸,提高平均辐射热负荷的同时降低吸热器的平均温度,有效提高吸热器的热效率;多管程蛇形管道布置可使出口参数分布更加均匀,避免受热严重不均等安全问题.