塔式太阳能热发电吸热器运行安全性研究

八达岭1MW塔式太阳能腔式吸热器已于2011年8月成功生产出过热蒸汽。由于太阳辐照随时间变化的特点,腔式吸热器各受热面能流密度分布极不均匀。为了研究腔式吸热器的运行安全性,文中根据八达岭1MW塔式太阳能过热型腔式吸热器蒸发受热面的结构形式,建立了7通道蒸发受热面动态仿真数学模型。该模型能够反映不同蒸发受热面工质流量随能流密度变化的规律性,更好地模拟吸热器动态特性。在此基础上,通过仿真实验分析了过热型腔式吸热器运器运行安全性。对于蒸发受热面,最危险的工况是在高负荷时太阳辐照突然增强;对于过热受热面,最危险的工况是,高负荷时汽轮机调节汽门突然关小。     

塔式太阳能热发电吸热器热效率影响因素分析

对塔式太阳能热发电吸热器表面的热流特性进行分析,并通过热流平衡关系式得出吸热器热效率的公式,研究了吸热器的发射率、吸收率、风速、环境温度等因素对吸热器热效率的影响;同时对不同聚光比、不同吸热器温度条件下系统的热电综合效率进行了研究分析。结果表明:环境温度对吸热器热效率的影响很小,而风速对吸热器热效率的影响不容忽略,当风速高于12 m/s时,对流散热损失超过了辐射散热损失;选择性涂层可以提高吸热器的热效率,对于高聚光比的塔式太阳能热发电技术,可提高吸热器热效率约5.0百分点;系统的热电综合效率在给定聚光比条件下存在最大值。研究结果可为吸热器的设计及整体系统的优化提供参考。     

太阳能吸热器性能分析与防护措施研究

太阳能吸热器在高温高压环境下工作,需要承受复杂的载荷和环境因素,容易发生腐蚀、热应力、蠕变-疲劳等失效现象,影响其安全性和使用寿命。文章针对太阳能吸热器腐蚀、热应力、蠕变-疲劳的影响因素介绍了国内外相关研究成果,并进行了系统分析。详细介绍了腐蚀评价的金属耐蚀性10级标准、耐点蚀当量,热应力评价的线弹性断裂准则,蠕变-疲劳的评价的线弹性方法。针对太阳能吸热器材料、结构、工艺、工作参数、运行维护等方面,提出了相应的防护措施。     

多云气象条件下熔融盐腔式吸热器的热性能分析

利用室内熔融盐腔式吸热器的实验平台研究了频繁云遮对熔融盐腔式吸热器热性能的影响。分析了在辐照剧烈变化时,吸热器的出口温度响应情况以及多云天气持续的时间对吸热器平均热效率的影响,实验台采用国内自主研制的新型熔融盐。实验发现,相比于剧烈变化的输入功率,熔融盐吸热器的出口温度变化较为平缓。从管板温度变化情况可以看出,吸热器壁面温度随时间的变化率与壁面温度成正比。另外,分析了多云气象条件下储热罐中熔融盐体积与盐罐中流体平均温度的关系,储热罐中熔融盐体积越大,吸热器出口温度的波动对盐罐内熔融盐温度的影响就越小,但是当储热罐中熔融盐体积大于一定值时,这种效果越来越不明显。     

太阳能热动力系统单元热管吸热器建模与仿真

通过对太阳能热动力系统单元热管吸热器进行研究,建立了相应的数学模型,给出了数值解法,运用计算流体力学软件Fluent6．1对其进行了仿真,并把仿真结果同实验结果和基本型吸热器进行了对比。仿真结果表明,热管吸热器中热管高效、均匀的传热性能大大缩小了热管和蓄热容器壁温的波动范围,从而提高了吸热器工作的稳定性和可靠性;热管吸热器提高了PCM(相变蓄热材料)利用率,从而减轻了系统的质量;热管吸热器各蓄热容器内的PCM都能同步、均匀的熔化,从而避免热斑现象;热管吸热器各蓄热容器内的PCM能够同时凝固,从而避免热松脱现象。     

槽式太阳能腔体式吸热器热力性能分析

详述了适用于槽式太阳能中低温有机朗肯循环热发电系统的腔体式吸热器的结构形式和聚光原理;并应用TRACEPRO软件对该吸热器的光学特性进行了分析,证实了该吸热器能够可靠地接收太阳辐射;建立了该吸热器的二维稳态传热计算模型;选用R123作为工质,系统地分析了其在超临界工况下的辐照强度、工作压力、工质流量、环境风速以及保温层厚度等参数对热吸热器热力性能的影响规律。结果表明:吸热器在超临界工况下工作时,适当增加工质流量可以增大其吸热量并保证其安全稳定运行;增加入口压力会增加设备成本,并且不能提高吸热器的性能;合理的保温层厚度可以有效减少热损,使吸热器性能得到改善。研究结果可为设计和搭建腔体式吸热器实验台提供理论参考。     

先进太阳能热动力发电系统热管吸热器空穴热性能分析

通过对先进太阳能热动力发电系统单元热管吸热器进行研究,建立了相应的数学模型,给出了数值解法,运用计算流体力学软件对其进行了数值计算,得出单元管上蓄热容器的温度场,对其空穴热性能进行了分析,并将计算结果同国外相关实验结果进行了比较。计算结果表明,日照期内,靠近容器两侧壁的PCM（phase change material）首先熔化,并逐渐沿轴向向内推进,由于空穴热阻远大于容器侧壁热阻,因此容器侧壁在整个PCM容器的换热过程中发挥了重要作用;阴影期内,容器中的温度分布都是从中心到外部降低,空穴的存在使得容器的蓄热能力降低,有空穴时容器各处的温度较低。空穴的存在影响着PCM相变的进程,PCM区温度梯度有空穴较无空穴时显著得多,可能导致该处热应力过大,从而降低其使用寿命。     

多云气象条件下熔融盐腔式吸热器的热性能分析EI北大核心CSCD

利用室内熔融盐腔式吸热器的实验平台研究了频繁云遮对熔融盐腔式吸热器热性能的影响。分析了在辐照剧烈变化时,吸热器的出口温度响应情况以及多云天气持续的时间对吸热器平均热效率的影响,实验台采用国内自主研制的新型熔融盐。实验发现,相比于剧烈变化的输入功率,熔融盐吸热器的出口温度变化较为平缓。从管板温度变化情况可以看出,吸热器壁面温度随时间的变化率与壁面温度成正比。另外,分析了多云气象条件下储热罐中熔融盐体积与盐罐中流体平均温度的关系,储热罐中熔融盐体积越大,吸热器出口温度的波动对盐罐内熔融盐温度的影响就越小,但是当储热罐中熔融盐体积大于一定值时,这种效果越来越不明显。     

吸热器管屏材料常温腐蚀环境下抗腐蚀能力研究

吸热器是塔式太阳能光热电站的核心设备,用于将太阳能转换为热能。吸热器管屏由一系列覆盖高吸收率涂层的高温合金管整齐排列组成,镍基合金是吸热器管屏的首选材料。对已经商用化的镍基合金在常温腐蚀环境下的抗腐蚀能力进行研究,分析太阳能吸收涂层的应用对吸热器管屏材料抗腐蚀性能的影响,为吸热器管屏在生产制造、运输、存储,以及投运后的抗腐蚀保护提供参考。     

太阳能热发电系统相变储热材料选择及研发现状

储热材料性能优劣直接影响太阳能热发电系统的效率和成本,因此选择相变温度合适、储热密度大、传热速率高、经济易得并且环境友好的相变储热材料是太阳能热发电技术发展的关键。通过对相关文献的整理和分析,总结出相变储热材料的筛选原则,对最具发展潜力的高温熔盐和金属合金相变储热材料的研究发展现状、未来发展趋势进行了系统地总结和分析,并对部分相变储热材料的热物性参数进行总结,最后对相变储热材料选择的数学工具做了介绍,该文献综述研究对于今后太阳能集中热发电高温相变储热技术的开发和研究具有重要参考价值。     

新型高温潜热储能系统的性能研究

为了使采用直接蒸汽技术的太阳能热力发电达到商业化应用,须开发与之配套的高效、价低的高温潜热储能系统。提出了采用铝片强化高温潜热储能系统传热性能,并用fluent软件模拟了该系统在释能过程中的瞬态二维传热过程,得到了相界面位置、温度分布、液相率、热流随时间的变化关系,以及总凝固时间;对影响新型高温潜热储能系统性能参数如几何尺寸、边界条件、相变材料的导热系数等进行了研究,得到了这些参数与总凝固时间的关联式。计算结果表明,增加铝片能有效强化高温潜热储能系统传热性能;利用文中提出的关联式,可对新型高温潜热储能系统进行性能优化设计。     

联合循环发电机组热力性能验收试验与特性偏差的责任分析

根据国际上广泛应用的ISO标准和ASME标准,对联合循环发电机组热力性能验收试验的考核性能计算及其修正方法进行分析,针对我国目前广泛采用的机岛与炉岛分别由不同供货商供货,共同保证联合循环发电机组特性的合同性能保证条款,认为当机组性能不合格时,应明确划分机岛与炉岛相应责任份额,并给出了划分方法。     

二次再热超临界机组热力系统经济性定量分析方法

该文针对二次再热超临界机组采用了二次再热和高低压加热器回热抽汽均设有外置蒸汽冷却器进行过热度跨级利用的特点，基于等效热降理论，经过严格的理论分析和数学推导，得出了各加热器名义和真实抽汽等效热降及抽汽效率的计算方法，给出了二次再热超临界机组热力系统经济性的局部定量分析法则，形成了一套完整的经济性定量计算方法。利用该模型仅用3个公式即可以方便、快捷、准确地计算出热力系统发生局部调整和变化时机组经济性指标的变化，为此类机组的经济性分析和节能诊断提供了一种简捷、准确的定量方法。并通过实例计算验证了该模型的可行性和准确性。     

根部约束为随机变量时汽轮机叶片静动频率概率分析

依据汽轮机叶片的实际工作情况，将汽轮机叶片根部约束简化为随机变量，该文提出了叶片静动频率的概率分析方法；应用能量法给出了叶根约束为随机变量时叶片振动频率的特征值方程；基于矩阵摄动分析技术推导小了叶片动静频率对叶片根部随机刚度的敏感度矩阵、叶片静动频率均值、协方差矩阵和变异系数（CCOV）公式，频率的变异系数从概率角度描述了频率的分散程度。最后通过实例研究根部约束刚度均值和变异系数对叶片静动频率的均值和变异系数的影响。     

基于PID的DMC算法性能分析及其在过热蒸汽温度控制中的仿真

在分析PID算法和动态矩阵控制(DMC)算法的基础上,对基于PID性能指标改进的DMC算法--PIDDMC算法进行了推导.在时域内分析了PIDDMC控制器的参数选择对控制性能的影响,并给出参数选取范围.通过在发电厂的过热蒸汽温度串级控制系统中的仿真和与基本的DMC控制算法对比,结果表明PIDDMC算法具有更好的控制性能.     

火电厂DCS性能考核试验与可靠性分析

针对某600 MW进口机组分散控制系统(DCS)性能现状,分析了DCS性能下降的原因,提出了增加其性能考核的试验内容,并对采用性能考核试验提高DCS可靠性问题进行了讨论。对完善DCS性能考核试验,具有较好的作用。     

概率设计法在汽轮机直叶片级热力设计中的应用

提出了汽轮机直叶片级热力性能的概率设计法。该方法以现有汽轮机直叶片级的热力设计的计算公式为基础,把叶片级的热力设计量根据实际情况处理为随机变量,把概率论和统计学应用于直叶片级的热力设计,旨在准确分析设计和制造因素离散性对叶片级内功率和相对内效率的影响。文中给出了汽轮机直叶计片级３０个热力设计量的均值和标准差的计算公式和应用实例。     

一种新型结构的热管式散热冷板性能的数值模拟试验与分析

针对高热流密度负荷下大功率行波管的散热冷却，该文在试验研究的基础上，对一种具有并联热管组结构的新型平板式热管散热冷板的内部运行机理进行了数值模拟，分析并预测了加热冷却条件对该平板式热管运行性能的影响，为该新型平板式热管散热冷板的实际应用提供了依据。     

不确定度分析原理在锅炉热效率测算中的应用

热效率是锅炉的主要评价指标，测量参数的质量，对其影响很大。文中介绍了不确定度的分析原理，包括建立不确定度分析模型，对不确定度分量进行A类或B类评定的方法，合成标准不确定度及扩展不确定度的计算方法等。在此基础上，给出了燃油低压热水锅炉的不确定度分析模型及评定实例。计算结果表明，影响锅炉正平衡效率测试结果的不确定度因素主要有锅炉出水温度、进水温度、给水流量、燃油流量、燃油密度和给水密度等，降低测试结果的不确定度应考虑降低这些参数的不确定度。     

汽轮机热力性能的概率设计法

提出汽轮机热力性能的概率设计法。该方法以现有的汽轮机热力性能计算公式和方法为基础,考虑了设计量离散性的影响,使用概率论和统计学来分析制造工艺的离散性对额定参数下运行的汽轮机装置的电功率和热耗的影响。还介绍了汽轮机热力设计计算量离散性的产生原因和势和设计计算量的分布参数的确定方法。给出了汽轮机直叶片级和扭叶片级内功率的均值和标准差的计算公式以及汽机装置的电功率怕概率计算分析的方法和应用实例。