周向非均匀热流下吸热管熔盐传热数值研究

在塔式太阳能光热发电技术中,非均匀受热吸热管内熔盐流动与传热过程是光-热能量转换的关键环节。建立了周向非均匀加热的吸热管物理模型,通过Fluent软件开展数值计算。采用标准的k-ε,RNG湍流模型求解三维流动N-S方程及能量方程,获取吸热管内熔盐传热特性。结果表明,吸热管周向壁温和努赛尔数呈现明显的非均匀分布特性。对比了数值结果与经验公式计算结果,建议采用Gnielinski公式计算周向非均匀加热条件下吸热管内熔盐对流传热。     

聚光太阳能吸热管的吸热传热特性

基于太阳能选择性吸收涂层的辐射性能,建立聚光太阳能吸热管光热耦合传输的数理模型,理论研究聚光太阳能吸热管的吸热传热特性。研究表明,吸热管壁温度随着聚光能流密度增加而线性升高,而吸热效率在中等聚光能流密度时达最大值。太阳能选择性吸收涂层性能对吸热传热有重要影响,具有低红外发射系数涂层的系统吸热效率明显较高,而红外辐射能量损失率则在中等聚光能流密度时最小。管内强迫对流可以显著提高吸热管效能,吸热效率随流速增加而提高,而管壁温度则显著下降。     

高温太阳能吸热管在非均匀热流下的温度研究及结构优化

对腔式管状集热器在非均匀受热条件下进行温度场和热应力场的模拟.研究发现周向温差的不同造成吸热管的热变形分布不同,且吸热管后半段热变形最大;同时,太阳能辐射量随时间变化导致热流密度和吸热管壁面上的周向温差都在发生变化.鉴于此,分别从腔式集热器吸热管的结构、工作介质物性等方面入手以解决非均匀热流带来的形变问题.通过改变吸热...     

非均匀热流密度下槽式集热器吸热管热应力分析

为了分析槽式集热器吸热管的热力性能及其对集热系统安全运行的影响,以LS-2型集热器为研究对象,通过有限元数值模拟方法对槽式集热器吸热管进行热-结构耦合分析。结果表明:吸热管管壁最大温度位于出口处下端(抛物面反射镜反射光线照射区域),吸热管管壁最小温度位于入口处上端(太阳辐照直射区域);太阳直射辐照强度(400～900 W/m~2)越大,工质入口温度(50～300℃)越低,入口流速(1.0～3.5 m/s)越慢,对吸热管的热变形量和热应力影响越大。在集热器实际运行中,当太阳直射辐照强度较高时,工质入口温度和入口流速不能选取太低,否则会造成吸热管热应力增加,影响集热器的使用寿命。     

非均匀热流下太阳能电池热特性分析

文章基于菲涅尔高倍聚光PV/T系统,采用螺旋式微通道散热器对太阳能(砷化镓)电池进行冷却,针对砷化镓电池表面能流分布不均问题进行了研究,并选用直接导入法,重点研究了均匀和非均匀热流密度及不同直射辐照度(DNI)下散热器的换热特性。结果表明:经过均光作用后,电池上表面热流密度分布均匀,且中心位置的热流密度相对较高;非均匀热流条件下,电池表面四周热流密度低于中心,其传递的热量低于均匀条件下,电池上表面的热流密度分布越均匀,散热器中传递的热量越多;为获得可提供膜蒸馏热源(65~70℃)的出口流体,不同太阳直射辐照度存在对应的最佳入口流速,若使冷却结构的强化传热因子达到最大,流体入口流速应随着太阳直射辐照度进行耦合匹配。     

塔式太阳能吸热器表面热流密度预测及优化

以塔式太阳能聚光集热系统为研究对象,耦合蒙特卡洛光线追踪法和卷积法,通过综合考虑定日镜阴影和遮挡因子以及反射光束对热流密度的影响,建立一种精度高、计算量小的吸热器表面热流密度分布预测数学模型,获得考虑光线遮挡、余弦损失、溢出损失及大气衰减等因素时单定日镜及全镜场下的光迹追踪路线及热流密度分布规律。并根据镜场光学效率与镜面所处的位置关系提出一种镜场布局优化方式。优化后12:00时镜场的光学效率从43.5%提高到45.6%,日平均光学效率提高约2%,太阳热流密度分布更加均匀。     

太阳能槽式吸热管的可靠性分析

近年来,国内槽式太阳能热发电技术发展迅速,国家首批示范项目正在开工建设,其核心部件槽式吸热管的热性能和结构的可靠性将直接决定整个槽式热发电站的热效率和经济成本。提高槽式吸热管的可靠性至关重要。该文从槽式吸热管的质量控制、直线度变化规律、焊接应力等多方面对其可靠性进行了分析。     

一种多孔介质太阳能吸热器传热研究

为了研究塔式太阳能多孔介质吸热器的传热传质特性,建立吸热器稳态传热模型,选择适合多孔介质太阳能吸热器的体积对流换热系数模型,采用数值方法求解,并分别分析孔隙密度、孔隙率和入口空气速度对温度场的影响。文中技术可以为同类型太阳能吸热器的设计和改造提供参考。     

热流对考虑自然对流吸热管内熔盐对流传热影响

以熔盐为传热工质,对考虑自然对流条件下吸热管内熔盐的流动与传热进行了数值研究。结果表明:均匀热流下自然对流促进管内下侧和熔盐向管中心流动,弱化管内上侧熔盐向管中心流动;吸热管内下侧Nu数大于上侧Nu数,管内最大Nu数出现在底部,最小Nu数出现在顶部,吸热管内下侧Nu数与上侧Nu数的差值随着Re数增大而减小,但其平均Nu数变化较小,且其平均Nu数与不考虑自然对流影响的管内平均Nu数基本相等。非均匀热流下吸热管加热的上下位置对吸热管内单侧Nu数影响较大,但对平均Nu数无影响。同一Re数,吸热管上侧Nu数随着热流增高而最小。     

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。     

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。     

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.     

聚光太阳能吸热管的火用效率优化

利用聚光太阳能吸热管的物理模型和炯方程式,分析聚光吸热管的吸热传热性能并优化系统炯效率.随着聚光热流密度的提高,聚光吸热管吸热效率先增加后减少,而增加流速可以降低管壁温度并提高吸热效率,增大管径则提高管壁温度并降低吸热效率.沿着流动方向,主流温度、工作流体内能流量与炯流量线性升高,而炯效率则先增加后降低.进口温度升高时,红外辐射热损失增加,吸热管吸热效率降低,而流体内能炯效率则显著提高,因此聚光吸热管整体(火用)效率先增加后降低,在进口温度为优化温度时达到最大值.     

太阳能熔盐吸热器热防护特性研究

针对外置式熔盐吸热器保温防护问题,搭建熔盐吸热器实验系统,通过调节氙灯模拟云遮工况,研究加装保温防护结构前后吸热器在辐射消失后的温降特性。发现采用6 cm厚硅酸铝保温棉作为防护材料,与吸热器表面间隔3 cm布置时,吸热器温度降低到熔盐凝固点附近的时间由120 s延长至560 s,运行操作时间增加3.5倍。通过增加保温防护结构可有效减缓云层遮挡后吸热器的温降速度,在熔盐凝固前争取更多操作时间,为我国多云气候特征下熔盐吸热器的安全运行提供借鉴。     

腔式太阳能高温空气吸热器传热过程数值模拟

介绍了一种应用于塔式太阳能热发电站的腔式高温空气吸热器,建立了吸热器内部空气流动及传热过程模拟数学模型,并通过数值方法,模拟了吸热器内部的空气流场和温度场。结果得知:空气进入吸热器后,沿内壁面轴向高速流动,随着深度的增加,速度越来越小,到达底部时速度最小;在压差的作用下,进入吸热器内部的空气会不断流向和冲刷针肋及壁面,而主流方向的流量不断减少;空气通过冲刷高温针肋及壁面不断吸收热量,温度不断升高;由于吸热器底部空气速度较小,对流换热系数较小和热流密度较大,因此该处温度较高,是整个吸热器的最脆弱部位;在高辐照强度情况下,虽然加大空气流量可降低吸热器壁面的温度,但由于其对流换热系数与空气流速不成正比例,壁面温度一般还会有所升高。     

高温热管太阳能接收器的开发及传热特性分析

分析了碟式太阳能热发电系统接收器的工作特点及所应满足的条件,针对目前高温热管接收器的现状,提出了组合式热管接收器的开发理念,并从接收器总体结构、热管单元结构以及接收器工作原理等方面做了详细阐述。为探讨所开发接收器的传热特性,对热管接收器的传热过程进行了分析计算,结果表明组合式高温热管接收器具有优良的热传递性能,可以适应碟式太阳能热发电系统的运行需求。     

太阳能柱式吸热器非均匀受热的数值模拟

塔式太阳能热发电站中的吸热器是光热转换的重要设备,其由多根无间隙排列的集热管组成。通常集热管表面接收的太阳辐射能流极不均匀,当水/蒸汽作为集热管内的传热工质时,管内工质状态为复杂的沸腾两相流动,因此研究其受热特性具有重要价值。本文基于Fluent平台,利用VOF(Volume of Fluid)方法,建立了不均匀能流边界条件下水/蒸汽集热管的数值模型。模拟分析呈现了管内汽液两相的流动特性;得到了集热管管内工质和管壁的温度分布和集热管内壁面的努塞尔数分布。     

中低温环境下太阳能蓄热系统传热特性研究

本文基于当前国内外能源结构和形势,结合工程热力学、传热学、流体力学、光学等学科知识,采用数值模拟方法,着重开展一种太阳能蓄热系统的传热特性研究。研究结果显示6种不同截面(坐标位置分别为:0 mm,100 mm,200 mm,300 mm,400 mm,500 mm)工况下,温度分布呈现多种变化趋势,模拟结果也显示系统的总加载时间约为12 000 s。本文的研究结果将为太阳能高效利用及能源可持续发展提供技术参考和支持。     

碟式太阳能热发电系统吸热器传热方式的分析与比较

根据国内外各种碟式太阳能热发电系统,总结出三种不同的吸热器传热方式,对它们进行了详细的阐述,给出了具体的应用实例,并对各种传热方式之间的特点进行了分析、比较。