槽式太阳能集热器运行特性分析

分析与研究了槽式太阳能聚光集热器运行特性,建立了槽式太阳能聚光集热器运行特性参数的数学模型,应用该模型以我国西部太阳能热发电的典型地区为计算地点,对槽式太阳能聚光集热器的太阳入射角余弦、入射角修正系数、遮挡系数、端部损失及镜场运行效率等运行特性参数进行了计算。结果表明：槽式太阳能集热器正午时刻入射角余弦达到最小值,余弦效应最为明显;遮挡损失和端部损失对槽式集热器的运行影响总体不大,在日出、日落时刻会发生遮挡效应,最大端部损失发生在正午时刻;槽式太阳能聚光集热器镜场效率正午时刻之前单调下降,正午时刻后,随高度角的下降而单调增加,在正午时刻达到最小值,夏至日镜场效率峰值约为0.74,冬至日的峰值约为0.47,差值约为0.27。     

真空管集热器入射角修正系数测定方法研究

本文考虑了集热管τα值随入射角i_t的变化,给出了套管式真空管集热器入射角修正系数K_(τα)的计算公式和集热管东西向放置时投影入射角Ω和i_t的计算公式。计算与测定表明,测定条件不同,K_(τα)的变化规律不同。本文还对K_(τα)的测定及实验数据的整理方法进行了讨论。     

储热式真空管集热器入射角修正系数的研究

在实验测定吸热板表面相对太阳辐射度和涂层太阳吸收比的基础上,分析研究了圆柱形吸热体具有圆形和半圆形吸收涂层的真空管集热器,在不同管中心距下的入射角修正系数随光线入射角变化的规律。指出对于真空管集热器而言,其入射角修正系数同时取决于入射角度和入射方位角,并给出入射角修正系数的解析式,为进一步研究全日入射角修正系数提供依据。     

一种真空管集热器的入射角修正系数获取方法

提出了一种获得真空管集热器入射角修正系数的方法.该方法在不同入射角条件下,通过有效得热的实测和模拟结果比较修正TRNSYS自带的适用于平板集热器的二维入射角修正系数,最终得到适用于真空管集热器的入射角修正系数.实测验证表明该方法可行,具体的修正系数至少适用于北京地区秋分到第二年春分的真空管集热器热性能预测,但在其它季节和地区,具体的入射角修正系数表是否有变化尚需实测验证.     

跟踪式CPC热管真空管集热器聚光及集热特性

将曲柄连杆单轴跟踪技术与CPC(复合抛物面聚光器)热管真空管太阳集热器集成,研制一套聚光比为2.3的跟踪式CPC集热器。基于Trace Pro光学软件模拟其跟踪模式下的聚光行为,并对不同跟踪模式下的集热特性进行实验研究。模拟得到横向投影角θt是影响CPC集热器光学性能的主要因素,θt为-23.5°~23.5°时,入射角修正因子(IAM)达到0.95~1.14;跟踪可有效缩小θt,将光学效率提高30%以上;采用三点式间歇跟踪即可获得高于60%的光学效率。实测集热效率分布和光学效率模拟值趋势一致,系统跟踪时高效集热时间为固定式的2.7倍,平均集热效率达到固定式的2.1倍。集热效率归一化线性良好,效率截距为52%,和光学效率模拟值偏差小于12%,佐证了模拟分析结果。     

一次表面整体回热器传热和流动性能数值研究新方法

本文建立了一种带壁厚多层全通道新模型,用于流动交错角θ为0°和60°的一次表面回热器(PSR),在相同传热量的情况下进行传热和流动的数值分析和比较。结果发现在保持相同壁面温度条件下,流动交错角为60°和0°模型沿程的压降△P,阻力系数f,以及对流换热系数h的相应比值基本保持不变。以此比值作为修正系数,在θ=0°全通道经验计算结果的基础上,对交错角为60°的PSR进行整体的传热和流动性能预测分析。     

平板集热器的最佳倾角

我们知道,到达集热器透明盖板采光面上的太阳辐射量,与太阳光线和集热器表面的法线之间的夹角(入射角)有关,它可用下式表示 H_b=H_ncosθ_T (1)式中,H_b为到达集热器采光面上的太阳直接辐射量,H_n为垂直于太阳光线平面上的直接辐射量,θ_T为入射角。上式表明,太阳光线的入射角越小,到达采光面的太阳能量越大,θ_T=0°时达最大。因此,对于固定安装的集热器,为了获得最大的太阳辐射量,就必须使采光面在正午辐射最强时,与太阳光线垂直(如图1所示)。这时有下述关系:     

基于等效(火用)降品质系数的火力发电机组热经济学分析

提出等效(火用)降品质系数θe的概念,根据θe的大小判断燃料(火用)流在各热力设备处的热量(火用)变功能力,进而确定其(火用)单价,从(火用)变功的角度合理构造了热经济学补充方程;利用该系数对某1 000MW机组热力系统进行了(火用)流的(火用)单价计算,并将计算结果与Valero方法、能质系数法进行了分析比较.该系数不仅体现了(火用)流的品质和价格,而且考虑到设备处的热量(火用)变功能力对(火用)成本的影响,使(火用)成本计算更科学合理.     

自动循环蒸发器的推动力研究

自动循环蒸发器的研究在国内外的报道不多见 ,笔者根据影响自动循环的推动力因素 ,找出了影响自动循环推动力的主要因素为动力温度δt0 ,并对其进行了科学的定义。在对沸腾汽化室的蒸发过程的不平衡影响等进行深入分析研究的基础上 ,提出了汽化温度影响系数K1,和开始汽化深度影响系数K2 ,以及沸腾汽化室出口动能影响系数K3 的修正模型。考虑蒸发过程的非线性影响 ,导出了蒸发器自动循环推动力的综合影响系数K的计算模型 ,并给出了设计计算式。     

太阳集热器性能测试试验系统

在太阳跟踪精度，流量测量控制精度和温度测量控制精度满足条件的情况下，通过压力降落试验，时间常数试验，稳态效率试验以及入射角修正系数试验，测试太阳集热器的综合性能。     

太阳集热器透明盖板透过率的计算

太阳光线由空气进入太阳集热器透明盖板时,存在折射现象。设空气的折射率为１,太阳光线入射角为θ１,折射角为θ２,透明盖板材料的折射率为ξ,根据光的折射定律,入射角θ１、折射角θ２与盖板材料的折射率ξ之间存在着下列关系：ξ＝ｓｉｎθ１ｓｉｎθ２（１）对于北半球,面向正南安装的集热器,其方位角γｎ＝０°,则太阳光线入射角θ１可用下式计算：ｃｏｓθ１＝ｓｉｎ（φ－ｓ）ｓｉｎδ＋ｃｏｓ（φ－ｓ）ｃｏｓδｃｏｓω（２）式中：φ———地理纬度;ｓ———集热器倾角;γｎ———集热器方位角;δ———太阳赤纬;ω—…     

非跟踪非对称复合平面型太阳能聚光器设计与光学性能模拟

提出一种新型的非跟踪非对称复合平面型反射聚光器,给出设计方法,利用基于蒙特卡罗光线追迹法的光学仿真软件,分析光学效率及吸收器上的能流分布。结果表明,增大平面镜数量n和设计角θ₀均可增大聚光器的几何聚光比CR。CR相同的聚光器在入射角大于θ0时具有相同的光学效率,聚光均匀性较好,且减小n值有利于获得更均匀的光强分布。     

线性菲涅尔一次镜场光学效率分析

对线性菲涅尔太阳能集热一次镜场的光学效率进行了数值计算。用最大采光半角θ、反射镜列数n和镜场填充率μ来描述镜场,计算一次镜场光学效率随光线入射角γ的变化趋势。该算法的计算结果与Trace Pro及Sol Trace的计算结果一致。分析表明:线性菲涅尔一次镜场的光学效率受相邻反射镜列间的遮挡和阴影影响,加大光线入射角,镜场效率明显下降;在无阴影和无遮挡的情况下,随着入射角γ的增加,与光线垂直入射相比,镜场效率按cosγ/2倍率下降。通过计算得到光线垂直入射时,镜场不发生遮挡的临界镜场填充率及其对应的光学效率。研究结果显示:减小最大采光半角能显著增加镜场光学效率;当最大采光半角为45~60°、在正午前后6~8 h,不发生阴影和遮挡的临界镜场填充率一般低于75%;与抛物线槽式聚光器相比,设计良好的线性菲涅尔一次镜场反射镜的阴影和遮挡,使正午前后6~8 h的平均光学效率下降5.0%~8.3%。     

一次表面回热器全程通道流动和传热分析

由于一次表面回热器全程通道流动与换热的复杂性,很难利用数值分析的方法确定传热系数,也给回热器的设计计算带来很大的困难。本文通过分析对比0°、60°和120°一次表面回热器换热单元的传热流动特性,提出了针对单元体与全程通道回热器之间换热流动关系的修正系数。并基于0°全程通道数值模拟结果,采用该修正系数完成了60°、120°全程通道回热器流动换热特性。     

1000MW机组热力设备的热经济学分析

基于热经济学结构理论,对1 000MW机组进行了炯分析和热经济学建模.利用PowerBuilder9.0语言编制的程序计算了(火用)损、(火用)效率、炯损失系数、单位炯成本及单位热经济学成本等参数,得到了不同设计工况下各组件(火用)损、炯效率及(火用)损失系数的变化规律;计算了100％ THA设计工况下各组件的产品单位(火用)成本及有无非能量费用时组件的单位热经济学成本,并指出了对热力设备进行改造的方向,找到了机组设计环节的缺陷.结果表明,能量成本与热经济学成本比值大的设备,应侧重于技术改造,反之要适当降低非能量费用.     

双轴铰接波浪发电装置能量吸收参数优化研究

基于三维势流理论和多体动力学方法,建立双轴铰接波浪发电装置多体水动力模型。将其能量捕获系统等效成刚度-阻尼模型,对其进行不规则波浪海况下的时域数值计算。对比不同波浪入射角、刚度和阻尼取值对波浪发电装置能量吸收的影响。结果表明:在0°~90°范围内,能量吸收功率随着波浪入射角的增大而先增大后减小,当波浪以60°方向入射时,能量吸收功率接近最大;在不同海况下,存在与之对应的最优刚度及阻尼参数取值;此外,在纵摇方向和艏摇方向设置不同的阻尼系数与刚度系数,可以使能量吸收最大化。     

一种新的柴油机螺旋进气道参数化设计方法

通过建立螺旋进气道螺旋段曲线方程及启用曲线关联特性,研究出一种全新的进气道参数化设计方法,建立了结构复杂的螺旋气道参数化模型.采用数值模拟计算和稳流气道试验相结合的方法,在验证了计算模型可靠性的前提下,引入性能结构参数K和θ,研究了各设计方案结构参数与气道性能之间的关系,通过分析和比较各气道方案的计算结果表明:改变θ角度大小,气道涡流强度变化十分明显;将比例因子K控制在0.84左右,流量系数和涡流比均可维持在较高水平.通过调整这两个参数的数值大小,可以有效控制气道性能的变化趋势,从而确立了气道结构与性能之间的定量关系.     

灰尘沉积影响光伏发电的理论和试验研究

根据NASA提出的重叠模型,推导出灰尘沉积影响太阳电池板表面太阳光透射率的入射角模型,该模型分析了灰尘半径R、单位面积灰尘沉积的质量ρ'和太阳入射角θ3个方面的影响因素。通过对不同模型计算结果的对比以及利用标准灰尘进行的试验验证,入射角模型能较全面和准确地分析灰尘沉积对光伏发电的影响程度。最后分析了入射角模型的应用场合和应用手段。     

高温合金蠕变曲线改进预测方法

对预测蠕变曲线的θ映射法和修正的θ映射法进行了研究,改进了预测蠕变曲线的双幂指数函数法,用高温合金K435在800℃和900℃时的蠕变试验数据进行了验证,通过分析方程的数学形态和蠕变曲线拟合优度,证明了改进的方法能够描述真实的蠕变曲线,较好地吻合实际的试验数据。     

基于CFD的二维垂直轴风力机性能计算

采用计算流体力学方法(CFD)针对垂直轴风力发电机,开展简化的二维绕流特性研究。首先,基于开放型转子和增强型转子,研究网格节点数和壁面y+、计算时间步长和湍流模型等的变化对计算结果的影响,对计算模型和方法进行确认。随后,计算分析增强型垂直轴风力机与开放型垂直轴风力机的特性。结果表明,与开放性垂直轴风力发电机相比,增强型垂直轴风力发电机的功率系数和转矩系数有明显增加,且达到最大值的位置向叶尖速比增大的方向移动。然后对增强型垂直轴风力机发电机在不同来流风速下进行计算,发现增强型垂直轴风力发电机的转子转矩随来流风速增加,而转矩系数和功率系数与来流风速无关。最后,针对定子叶片在不同的方向开展计算研究。结果表明,定子叶片在不同方向时,增强型垂直轴风力机的转子转矩不同,且转矩到达峰值的位置也不同;在当前3个方向角中,叶片处于0°方向角时风力机具有最高的转矩系数,即具有最佳的功率系数。