新型太阳能热气流电站烟囱流场数值模拟研究

设计了一种新型立式集热板太阳能热气流电站系统,通过建立数学模型,利用CFD数值模拟软件Fluent对该电站系统太阳能烟囱内的速度场、压力场进行数值模拟,研究了烟囱高度和太阳辐射强度的变化对烟囱内空气速度场和压力场分布的影响。研究表明,烟囱高度和太阳辐射强度的增加可以强化烟囱的抽吸作用,有利于提高太阳能热气流发电输出功率。     

太阳能热气流发电系统辅助加热与塔囟高度研究

对太阳能塔囱热气流发电系统中辅助加热与塔囱高度的关系进行了分析研究,提出了在塔囱内对上升热气流进行二次辅助加热的设想,以增加气流速度,提高塔囱抽力,降低塔囱高度.以乌海沙漠太阳能热风气流发电系统为例,在塔囱压差和底部入口气流速度不变的情况下,最佳辅助加热气流温度为90℃;塔囱高度为80 m时,辅助加热位置设在塔囱内距地面50 m处较为合适.     

太阳能热气流透平发电系统数值模拟

太阳能热气流发电技术是目前国际太阳能研究领域的一个热点之一，但对负载条件下太阳能热气流发电系统的研究并不多。该文将整个太阳能热气流发电系统分成集热棚、烟囱和透平3个区域，分别建立各个区域的传热与流动数学模型。以西班牙试验电站模型为实例进行了数值模拟。计算结果表明，系统的最大输出功率略大于50 kW，与西班牙电站模型的额定功率相近，烟囱出口参数随透平转速的变化与自然对流原理相符，证明该文方法的正确性。此外，对MW级太阳能热气流发电系统进行了透平设计与计算，计算结果表明，系统输出功率超过10 MW。该文数值方法和设计方案为大规模太阳能热气流发电系统的设计和应用提供参考。     

太阳能热气流发电系统透平发电及其能量损失

对包含蓄热层、透平的太阳能热气流发电系统的流动及传热及发电特性进行数值模拟,建立了太阳能热气流发电系统的流动与传热数学模型,分析了太阳辐射和透平压降对系统透平发电输出功率以及系统各部件能量损失的影响.计算结果表明:当太阳辐射为800 W/m2、透平压降为400 Pa时,系统输出功率可达160 kW;此外,大流量的流体流出烟囱成为造成系统能量损失的主要因素,集热棚顶棚也造成了大量的能量损失.     

一种新型的太阳能发电技术

对迄今为止有关太阳能热气流发电技术的研究成果进行了全面的综述,其中包括作者在该领域的最新研究进展：太阳能热气流发电系统的热力学循环,HAG效应,带有蓄热层的系统以及带有透平的系统耦合数值模拟等,并对下一步的研究工作进行了展望。     

太阳能热气流发电系统非稳态耦合数值分析

太阳能热气流发电技术是目前国际太阳能研究领域的热点之一，但对带有蓄热层的太阳能热气流发电系统的研究并不多。该文分别建立了集热棚、烟囱和蓄热层的流动与传热数学模型。以西班牙试验电站模型为例进行的非稳态耦合数值计算结果表明：土壤具有较强的蓄热作用且能很好调整系统昼夜发电峰谷差；太阳辐射强度对系统散热损失的影响相当显著，太阳辐射越强，散热量越大；集热棚的顶棚是系统散热损失的主要部件，散热热流密度约为太阳辐射的10%。     

太阳能热气流发电系统非稳态数值模拟

对太阳能热气流发电系统及蓄热层中的传热与流动特性进行了数值模拟.建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部的传热流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热层蓄热性能的影响.计算结果表明:土壤具有热惯性和较强的蓄热作用;蓄热层表面平均温度和烟囱出口平均温度随时间有一个较大的波动,且蓄热层表面平均温度的波动幅度更显著;蓄热介质的平均温度及系统散热量随时间波动,采用双层玻璃或薄膜材料可减小集热棚顶棚能量损失.     

太阳能热气流透平发电系统流动与传热特性分析

建立了包含蓄热层和透平的太阳能热气流发电系统的流动与传热数学模型,分析了太阳辐射和透平压降对系统透平发电输出功率以及系统各部件能量损失的影响.对MW级太阳能热气流发电系统进行的二维稳态数值模拟计算结果表明:太阳辐射和透平压降对系统输出功率以及系统出口参数的影响均非常显著;当太阳辐射高于400 W/m2、透平压降高于300 Pa时,系统输出功率可达1 MW以上;大流量的流体流出烟囱是造成系统能量损失的主要因素,集热棚顶棚也会引起较高的能量损失.     

立式集热板式太阳能热气流发电系统性能研究

介绍了立式集热板式太阳能热气流发电系统的结构及原理,分析了系统的最大输出功率及最大能量转换率。分析得出,当发电系统中烟囱的高度、宽度及太阳辐射强度增加时,均可使系统的最大输出功率和最大能量转换率增加,其中烟囱高度的影响最为显著,同时环境温度对系统功率也有一定影响。另外,系统规模受高层建筑规模的限制,最大能量转换率比原始结构的太阳能热气流电站小,但可为城市建筑节能提供新思路。     

太阳能热风发电系统性能参数数值模拟

为了全面衡量太阳能热风发电系统的性能,在常用热平衡方程的基础上,增加压力方程和理想气体状态方程,建立了太阳能热风发电系统中集热棚和烟囱的一维可压缩瞬态模型,计算系统内气流的温度、压力和密度分布,由此得出的系统总压差动态变化与相关文献的实际测量值基本一致。利用该模型分析烟囱形状参数对烟囱效率的影响,结果表明:烟囱效率随烟囱高度和烟囱直径的增加而增大;采用渐缩形烟囱会降低烟囱效率,而采用渐扩形烟囱会提高了烟囱效率且随烟囱倾角增大烟囱效率增加,但渐扩形烟囱倾角达到极值后再进一步增大时,烟囱效率几乎不再发生变化。     

太阳能热风发电技术研究进展

介绍了太阳能热风发电的产生背景、技术原理和特点。太阳能热风发电能够实现由太阳能到空气动能,最终到电能的转变,具有环保无污染、运行维护简单、缓解常规能源消耗等特点。简要介绍世界上第1座试验性质的太阳能热风发电站。对太阳能热风发电技术相关研究历程从试验研究和理论研究2个方面做了综述,重点介绍了澳大利亚电站的建设进展及最新相关学术研究进展,包括过渡段理论及试验研究、系统数值模拟和太阳能热风发电技术在高山地区的应用等。介绍我国太阳能资源情况,指出我国太阳能资源丰富,适合建造大型太阳能热风发电站。     

太阳能烟囱发电试验装置内流场的CFD模拟研究

建造了国内第一座小型的太阳能烟囱发电试验装置,并用FLUENT软件对该装置的流场进行了数值模拟,将温度场模拟计算值和试验检测值进行了比较,结果虽有差别,但有相似性。数值模拟结果表明,太阳能烟囱的输出功率及能量转换效率随集热棚面积和烟囱高度的增加而增加。     

太阳能热风发电关键技术综述

太阳能热风发电技术作为一种可行的可再生能源利用方案,其实用方法已经处于开发研制阶段.阐述了太阳能热风发电技术的基本原理和分类,分析了全球太阳能分布和3个主要组成部分,描述了其关键技术及装置,介绍了国内外最新相关研究及实例.     

太阳能烟囱式热力发电技术进展

太阳能烟囱式热力发电是一项可利用太阳热能进行大规模发电的、非常有前景的清洁能源技术,在费用与性能上已经显示出了很大的优势,对人类环境的改善和电力行业可持续发展具有重要的战略意义,必将成为21世纪一种重要能源产业。为此,介绍了太阳能烟囱式热力发电技术产生的背景、原理与特点,世界各国太阳能烟囱式热力发电技术的研究进展及应用前景,以及主要相关技术,同时提出了发展中国太阳能烟囱式热力发电技术研究的建议。     

太阳能热风发电模型中的动力相似性分析

阐述太阳能热风发电系统的理论工作循环和影响系统性能主要参数。为便于系统模型的实验研究,利用量纲分析方法,将多个主要影响因素转化成2个无量纲参数。分析模型间的动力相似性能,并用有限体积法数值验证3个模型的无量纲参数的相同规律。计算时把系统集热棚下的地面所吸收到的太阳辐射能当作恒定内热源来处理边界条件。结果表明太阳能热风发电系统模型间具有动力相似性。为推广到相似的模型上深入研究系统的性能提供重要参考。