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。     

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.     

600MW超临界循环流化床锅炉屏式受热面水动力及吸热量特性研究

针对高参数循环流化床(CFB)锅炉高温受热面热偏差特性直接影响锅炉安全运行的问题,根据超临界CFB锅炉炉膛内屏式过热器建立的复杂流动网络系统的数学模型以及吸热量模型,对某600 MW超临界CFB锅炉满负荷以及100 MW负荷2种不同运行工况下压降、质量流速分布、出口汽温分布以及沿工质流动方向壁温分布特性进行了计算分析,并进一步计算得到受热面吸热量分布。结果表明：屏式受热面在600 MW以及100 MW负荷下质量流速偏差分别为12.71%和13.96%,全屏出口汽温偏差分别为33 K和58.4 K,偏差均在安全范围内。600 MW负荷下,最高外壁温度为616.5℃,在材料允许范围内,吸热量分布呈靠近侧墙水冷壁及炉膛中心线处低、受热面中间处高的分布趋势。     

1025t/h直流锅炉水冷壁水动力特性理论研究

文中介绍了上海锅炉厂1025t／h亚临界直流锅炉水冷墨水动力特性的理论研究。运用两相流体流动压降的计算模型，通过计算机程序计算得到了锅炉上、中、下三个辐射区的水动力特性曲线，并依此水动力曲线反向计算得到了水冷壁各辐射区宽度方向上的工质流量分配，计算表明，该锅炉水动力在所有负荷下都是足够稳定的。但尽管各回路的流量分配考虑了热负荷的影响，在回路内部，仍存在着较大的流量偏差。     

超超临界二次再热直流锅炉水冷壁水动力特性研究

针对超超临界二次再热直流锅炉水冷壁的结构特点,将水冷壁划分为由压力节点和管组构成的汽水网络系统。根据质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,建立了超超临界二次再热直流锅炉水冷壁压降、流量及出口汽温的计算模型。在此基础上,对某电厂1 000 MW超超临界二次再热螺旋管圈直流锅炉在不同负荷时上升系统的总压降、流量分配及上下炉膛水冷壁工质汽温进行了计算。计算结果表明:下炉膛水冷壁流量分配较为均匀,上炉膛水冷壁呈现出正流量响应特性,低负荷时工质温度出现"吸热平坦区",各面墙中部出口汽温最高。     

超临界二氧化碳太阳能腔式吸热器光热特性研究

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(sCO2)的圆台形腔式吸热器,建立了吸热器的光热模型。采用蒙特卡洛光线追踪法分析了腔式吸热器的光学特性,并基于腔式吸热器的相关理论将热边界条件导入Ansys Fluent软件中,对吸热器的流动传热特性进行了计算流体力学（CFD）仿真模拟。研究了工质进口温度为150 ℃、太阳光辐射强度为800 W/m2时,吸热器不同采光口直径、倾斜角和辐射发射率对其光热特性影响的规律。研究结果表明：吸热器采光口直径对其光热效率的影响较大,采光口直径增加会降低吸热器光学效率,采光口直径过大或过小都会降低吸热器的热效率;随着吸热器倾斜角的增大,采光口内部热空气和外部冷空气之间的自然对流传热明显增加;辐射发射率对吸热器热效率的影响较小。     

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。     

滑压运行条件下超临界锅炉炉膛水冷壁中的水动力工况

在整个负荷的调节范围内采用滑压方式降低超临界机组负荷主要取决于蒸发受热面水动力和温度工况的可靠性。对30万—120万千瓦机组的锅炉试验表明,可能会出现危险的水动力偏差。这种危险的水动力偏差是在一定的相应的压力、工质焓增、入口焓、工质流速及热力不均匀、汽水混合物分配不     

盘式聚光系统吸热器热性能实验研究

该文研究设计制作了平顶锥形吸热器,安装在一部盘式聚光系统上,利用水作工质,进行了热性能实验研究.按照定流量、变流量及当地天气情况,测试了一段时间内吸热器进出口的温度变化,分析了吸热功率和热效率.实验显示,当太阳直射辐射的辐照度升高,不论是定流量还是变流量状态,吸热功率变化趋势相同(均增加);热效率变化趋势则不同,定流量状态下降低,变流量状态下升高.研究表明,利用盘式聚光系统通过吸热器对水进行加热,所涉及的太阳直射辐射辐照度和工质状态是影响盘式聚光系统吸热器的吸热功率和热效率的重要因素.以上研究,对太阳能中高温利用及实际研发一套盘式太阳能热发电系统有一定参考作用.     

锅炉蛇形管蒸发受热面水动力特性的理论分析

分别采用"整体简化计算"、"忽略热负荷分布不均匀性的分段计算"和"考虑热负荷分布均匀性的分段计算"三种方案对锅炉蛇形蒸发管的水动力特性进行了理论分析,研究了热负荷分布不均匀性对蛇形蒸发管水动力特性和阻力值的影响.结果表明:蛇形蒸发管的水动力特性与其热负荷分布及布置形式均有关;在特定条件下,采用忽略热负荷分布不均匀性的简化算法求解蛇形蒸发管的水动力特性可能导致较大的误差,并会影响水动力特性可靠性的准确分析.     

塔式太阳能水工质吸热器性能分析

上海锅炉厂有限公司自主开发了塔式太阳能热发电吸热器性能设计程序。该程序可同时适应水工质和熔盐工质太阳能吸热器的设计计算要求。针对美国Solar Two工程吸热器,将Boeing North American,Inc.的计算结果和其试验数据与自主开发程序的计算结果进行比较,结果吻合良好。以某个塔式太阳能热发电吸热器为例,对其蒸发段和过热段的设计方案进行了详细的校核计算,重点在吸热器蒸发段的循环流量、干度、鳍端温度和鳍端温差、过热段的管子正面点温度以及吸热器的吸热效率分布等多个方面进行了分析。该校核计算的结果可为后续进行性能评价提供重要的基础数据。     

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。     

复合循环系统流量特性的分析

蒸发受热面系统内工质的循环方式是区分炉型的主要因素,复合循环是近廿多年来新发展的循环方式,被广泛地用于超临界、亚临界锅炉上,该系统具有流量自调等特性,当负荷变化时,只需调给水流量,不必变动再循环泵开度,就可以保证水冷壁内有足够流体     

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   

一种太阳能吸热器过热蒸汽温度控制系统

介绍了一种应用于塔式太阳能热发电系统的水/蒸汽吸热器过热蒸汽温度控制系统。受到太阳辐射能间歇性和不确定性的影响,吸热器产生的过热蒸汽温度难于控制。控制系统根据吸热器在蒸汽流量变化、光功率变化和减温水流量变化等3种主要扰动下的过热汽温度动态响应特性,以减温水流量作为控制量,光功率和蒸汽负荷作为前馈信号,设计和研制了两段式过热蒸汽温度控制系统,使吸热器过热区出口汽温维持在允许的范围内。     

135 MW CFB锅炉L形屏式过热器热偏差分析

以一台135 MW CFB锅炉的L形屏式过热器为例,对其热偏差产生机理进行了研究。通过建立热偏差计算模型和自主编制的软件,计算和分析了其同屏及屏间热偏差系数。结果表明:在同屏管组的引入引出管采用Z形布置时,集箱效应与管组内外侧管长结构不均匀对流量分配的影响相互抵消,达到了流量均匀分配的效果,同屏热偏差主要受结构不均匀和热负荷分布的影响;在各管组引入引出管的进出口集箱采用Z形布置时,由于集箱效应,屏间流量分配明显不均,这是造成屏间热偏差的主因;在实际应用中,应充分利用集箱效应对屏内及屏间工质流量分配的影响,使管内工质流量分配与管外热负荷分布相互配合,达到控制屏式过热器热偏差的目的。     

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。     

超临界直流锅炉蓄热的分析与计算

根据水和水蒸气的热力性质,将超临界直流锅炉蒸发受热面分为过冷水段、过渡段和过热段,通过机理分析和模型简化,采用集总参数法建立蒸发受热面、分离器和过热器的模型,利用锅炉结构设计数据计算不同负荷下锅炉的蓄热系数,并对某1 000MW超临界机组锅炉进行实例计算.结果表明:当锅炉在亚临界状态下运行时,随着压力的变化,水冷壁内工质蓄热的变化量大于超临界状态下的变化量;金属的蓄热远大于工质的蓄热,过热器的蓄热占整个锅炉蓄热的70%左右;超临界锅炉的蓄能系数随着压力的升高而减小.     

不同有机工质对太阳能低温热发电效率的影响

建立了带有工质液态区与两相区二级蒸发器的太阳能低温热发电系统模型。研究工质液态区集热器效率随蒸发器中换热流体和工质两者质量流量比变化的函数关系,并在最佳质量流量比条件下比较不同工质对集热器整体效率的影响。研究发现,相同蒸发温度条件下两相区吸热量与液态区吸热量比值越小的工质,对应的集热器整体效率越高。把不同工质对ORC效率的影响进行对比,指出具有最高的ORC效率的工质并不能同时获得最高的集热效率。对该文研究的热发电系统,在750W/m~2的辐照条件下,R113相比于其它工质发电效率最高,系统最大发电效率达到8.0%。     

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。