空间站太阳能热动力发电系统吸热器研究

系统介绍了国际上对空间站太阳能热动力发电系统中吸热器的研究成果。详细地介绍了目前国际上研究设计的两种吸热器的结构、尺寸以及工作原理，对蓄热相变材料及其和吸热管材料间的腐蚀、相容性进行了讨论。分析了吸热器相变材料储罐壁面的热松脱问题及其对策。研究结果对促进我国空间站事业的发展具有指导意义。     

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。     

组合相变材料换热管吸热器性能的数值分析

吸热器是空间太阳能热动力发电系统关键部件之一。传统吸热器采用单一熔点的相变材料。该文提出了由不同溶点的相变材料组成的组合PCM换热管吸热器模型，计算了换热管最大温度、工质出口温度、各容器PCM熔化率、换热管总PCM熔化率等结果。并与单一PCM换热管吸热器进行了比较分析，说明了采用组合PCM换热管可以很好的提高吸热器的性能，对于减少工质温度波动、减少吸热器质量有重要的意义。计算结果可以较好的指导吸热器的设计。     

太阳能热发电系统中腔式吸热器的光学性能

建立了球形、圆柱形、圆锥形和平顶圆锥形4种典型腔式吸热器与抛物面聚光器的三维模型,利用蒙特卡洛光线追踪法预测了4种典型腔式吸热器内部辐射能流的分布,其中球形吸热器内部的辐射能流分布均匀性最好,且辐射峰值最小,具有较好的光学性能。通过统计逸出腔口的反射光计算出这4种腔式吸热器的反射光损,其中球形吸热器的反射光损最小。在聚光器反射率为0.9,腔体内壁吸收率为0.9时,球形吸热器反射光损仅为0.66%,聚光器/球形吸热器的光学效率为88.9%。     

非共晶相变材料应用于太阳能吸热蓄热器的数值分析

通过计算分析发现对于目前的吸热蓄热器结构，采用相变发生在一个温度区间的非共晶熔盐混合物作为相变材料可以较好的提高吸热蓄热器的整体性能。主要表现在明显地提高相变材料的利用率、减小换热管工质出口温度波动、减小容器表面最大温度及容器表面温度变化，经过合理的设计还可以减小整体系统的质量。分析结果可以作为吸热器设计的参考。     

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.     

太阳能相变蓄热系统浅析

简要介绍了太阳能蓄热技术的发展背景,阐述了太阳能与相变蓄能的特点,说明了太阳能相变蓄热系统的工作原理,并对系统的特点进行了分析,归纳了系统在应用中面临的问题以及进一步的发展方向。     

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。     

相变材料容器的三维热分析

空间太阳能热动力发电系统是很有前途的空间电力系统。基于微重力状态下的导热控制微分方程，采用焓法对相变材料容器进行三维数值分析，并对计算结果进行了讨论。     

太阳能热发电储热材料研究进展

综述了太阳能热发电储热材料研究进展.分别介绍了浇注料、混凝土储热材料、液态显热储热、硝酸盐叠层相变储热、金属相变储热和氨热化学反应储热材料,分析了它们各自的优缺点,并展望了太阳能热发电储热材料的发展前景.     

聚光太阳灶用金属相变贮能装置的研究

研究了聚光太阳灶用高温金属相变贮能装置。贮能材料为铝基或锌基合金。当太阳辐射强度为1.3kW/m~2时,在面积为2m~2的聚光灶上该贮能装置可加热到650℃—700℃,贮能装置可将4kg水煮沸。     

太阳能吸热器换热管蓄热数值模拟与试验研究

对以高温共晶盐LiF—CaF2为相变材料(PCM)和以干空气为工质的相变蓄热系统，采用焓方法建立了以控制体单元为对象的单管相变蓄热模型，并对系统进行了数值分析，得到了循环工质气体出口温度、相变材料容器最高温度和平均壁温等参数的瞬态变化曲线，实验研究了吸热器换热管的蓄傲热性能，分析了工质进口温度、输入热流级工质流量对工质出口温度、PCM容器平均壁温及最高壁温的影响。计算结果和试验表明单元换热管的蓄傲热性能达到了设计要求，试验结果与数值计算吻合良好。     

相变材料在太阳能-地源热泵系统中的应用

针对太阳能-地源热泵的供热量波动性问题,在系统中设置蓄热装置,利用相变蓄热材料具有蓄、放热的特性,达到调节系统供热量和稳定性的目的。通过对带有蓄热装置的太阳能-地源热泵系统的运行模式及其转换条件的研究,使系统运行处于最佳运行工况,提高了系统的总平均供热COP值,并使之达到6.5。     

太阳入射热流对吸热器换热的影响

空间太阳能热动力发电系统是非常有前景的未来空间能源供应系统。吸热器的入射热流分布将影响到换热管的传热以及系统的寿命，采用焓法处理相变区的传热，建立了太阳能热动力发电系统吸势器换热管三维换热模型，计算得到在轨道周期内对应三种入射热流的换热管的温度场、工质的出口温度变化、相变材料熔化率等重要的结果，并进行了比较、分析。     

内通传热流体的圆管外相变材料的无量纲储传热准则的研究

建立了分析内通传热流体的圆管外相变材料储,储热特性的理论模型,并提出分析瞬态相变层厚度分布,传热流体轴向温度分布及圆管相变材料储,传热量的新方法：温度－固液界面移动交替迭代法,通过理论分析和数值计算,得到确定上述参数的无量纲公式,公式与数据点的平均拟合精度分别为０．３％、１．６２％和２．５％。准则公式计算值与相同条件下的文献值吻合,验证了本文模型、方法和结果的正确性。所得的无量纲公式不局限于某一种     

螺旋盘管式相变储热单元储热性能

以石蜡作为相变材料,制作了内通流体螺旋盘管结构的相变储热单元。在对储热单元储热过程进行传热分析的基础上,利用实验手段对储热单元在不同工况下的储热性能进行了研究。通过对其储热过程中相变材料相变过程的分析,提出储热器设计的优化方案。利用实验数据得到其准则关联式,为其在工程中的应用提供了依据。     

微重力条件下相变材料容器的二维瞬态热分析

高温相变材料是空间太阳能热动力发电系统吸热器中普遍使用的蓄热介质。基于微重力状态下的导热控制微分方程，采用焓法对相变材料容器进行了二维数值分析，对计算结果给予了讨论。     

太阳能生活热水系统相变储能研究进展

该文阐述了太阳能生活热水（SDHW）系统用相变材料的选择与封装情况,综述了相变材料在SDHW系统水箱、太阳能集热器和SDHW系统循环中的储能及其改进与强化换热研究进展情况,并对今后SDHW系统相变材料应用发展方向提出建议和展望。研究表明,石蜡与三水醋酸钠应用于SDHW系统水箱和集热器的研究较为广泛,其封装形式主要是的塑料、铝、不锈钢的宏封装,形状为管、柱体、球等,且相变材料加入到传统的SDHW系统中均能提高太阳能生活热水器的储热性能,其储热性能还有较大的提升与改进空间。     

太阳能斯特林混凝土储热系统传热特性研究

设计碟式太阳能斯特林机混凝土储热系统,并对熔融盐及混凝土传热过程进行理论分析,对混凝土储释热过程进行模拟,运用多目标遗传算法进行优化,得到以下结论：在释热过程,选取290 ℃为流体出口的有效温度临界值,有效释热时间约2.1 h时,流体出口温度约为563 K,释热效率约为71%;高温混凝土和熔融盐沿着流程方向均存在一个温跃层区域,随着时间的延长,温跃层沿着流程方向逐渐向下游偏移,当温跃层移动到出口处时,熔融盐出口温度开始下降,温跃层占据的长度越小,储热系统效率越高;随着导热系数的增加,释热效率及有效释热时间提高。通过TOPSIS对解集进行重新排序分析,最优工况是蓄热量为2885 MJ、换热系数为672 W/（m·K）及储热效率为87%。