本文關(guān)鍵詞：38kW碟式太陽能斯特林熱機腔式吸熱器參數(shù)設(shè)計及熱損失模擬

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【摘要】：光熱轉(zhuǎn)換效率是碟式太陽能斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)的重要指標,而斯特林熱機的熱損失是影響其光熱轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。腔式吸熱器是斯特林熱機的重要組成部分,在光熱轉(zhuǎn)換中起著主導(dǎo)作用,但吸熱器存在著多種熱損失且熱損失機理復(fù)雜,計算難度大,是吸熱器設(shè)計研究的重點和難點。本文對38k W碟式太陽能斯特林熱機的熱損失機理進行了分析,設(shè)計了其吸熱器結(jié)構(gòu)及參數(shù),對熱損失規(guī)律進行了數(shù)值計算,具體的內(nèi)容包括:(1)分析了碟式太陽能斯特林熱機工作原理,為38k W碟式太陽能斯特林熱機設(shè)計了一種新型吸熱器的結(jié)構(gòu)及腔式吸熱器、熱管、反射錐和保溫層等組成部分的特點,選擇了一種保溫效果較好的腔式吸熱器結(jié)構(gòu)并進行了38k W碟式太陽能斯特林熱機腔式吸熱器開口直徑A1、吸熱管的長度L2、吸熱腔的平均直徑D3等參數(shù)的設(shè)計計算,并對所設(shè)計參數(shù)進行了驗證,分別得到了A1=400mm,L2=190mm,D3=650mm。(2)對斯特林熱機腔式吸熱器的對流熱損失、輻射熱損失和導(dǎo)熱損失等進行了分析。建立了腔式吸熱器的物理模型及熱損失數(shù)學(xué)模型,基于Fluent軟件平臺,在考慮空氣的變物性參數(shù)的基礎(chǔ)上,對吸熱器熱損失特性進行了數(shù)值模擬。主要分析了自然對流下吸熱器腔體傾角和熱流密度對熱損失的影響規(guī)律,強迫對流下風(fēng)速、風(fēng)向角、腔體傾角和熱流密度對熱損失的影響規(guī)律。(3)針對太陽能時間分布不穩(wěn)定性和空間分布不均勻性的特征,選擇夏至日和冬至日不同時間點的高度角和輻射值分布情況,在Fluent中研究了自然對流情況下一個高度角循環(huán)周期中腔式吸熱器的熱損失規(guī)律,并實驗驗證了碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)的效率達到了29%,即吸熱器的設(shè)計合理。研究結(jié)果表明:在自然對流情況下,腔式吸熱器的傾角增大,輻射熱損失Nuc增大,輻射熱損失Nur的變化較小,隨著熱流密度的增大,對流熱損失Nuc和輻射熱損失Nur都增大;在強迫對流下,熱損失還要受到熱流密度、腔體傾角、風(fēng)速、風(fēng)向角的綜合影響,變化規(guī)律較為復(fù)雜,在腔式吸熱器的傾角為90°時,對流熱損失Nuc和輻射熱損失Nur主要受風(fēng)速的影響,隨著風(fēng)速的增加,對流努塞爾數(shù)Nuc隨之增加,風(fēng)速越大,增加的幅度越小,而輻射努塞爾數(shù)Nur隨之減小。一個高度角循環(huán)周期中,在同一時間,夏至日的輻射值和高度角比于冬至日的高,每個時刻的高度角和輻射值都是變化的。在實際碟式太陽能斯特林熱機工作運行時,應(yīng)該在保證能夠正常發(fā)電的情況下使吸熱器較低的熱流密度較高的高度角條件下工作,可以有效的降低降低熱損失。本文的研究豐富了對吸熱器熱損失的研究,為吸熱器的設(shè)計提供了一定的理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：腔式吸熱器 對流熱損失 輻射熱損失 自然對流 強迫對流
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景與意義11-12
• 1.2 碟式太陽能斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)及斯特林熱機概述12-16
• 1.2.1 碟式太陽能斯特林熱發(fā)電系統(tǒng)12
• 1.2.2 斯特林熱機概述12-15
• 1.2.3 斯特林熱機腔式吸熱器15-16
• 1.3 相關(guān)問題的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 吸熱器的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 吸熱器熱損失研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 課題來源與本文主要研究內(nèi)容19-20
• 1.4.1 課題來源19
• 1.4.2 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 1.5 本章小結(jié)20-21
• 第二章 斯特林熱機工作原理及吸熱器參數(shù)設(shè)計21-37
• 2.1 斯特林熱機工作原理21-23
• 2.2 熱損失機理23-25
• 2.2.1 對流熱損失機理24-25
• 2.2.2 輻射熱損失25
• 2.3 吸熱器的結(jié)構(gòu)組成25-28
• 2.3.1 加熱器26
• 2.3.2 腔式吸熱器保溫層26-27
• 2.3.3 反射錐27-28
• 2.4 吸熱器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)計28-35
• 2.4.1 吸熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計28-29
• 2.4.2 吸熱器的參數(shù)設(shè)計29-33
• 2.4.3 模型驗證33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 第三章 吸熱器物理數(shù)學(xué)建模37-47
• 3.1 物理模型及相關(guān)假設(shè)37-39
• 3.2 熱損失相關(guān)方程39-42
• 3.3 數(shù)值計算方法及網(wǎng)格劃分42-45
• 3.3.1 軟件介紹42
• 3.3.2 流固耦合傳熱仿真設(shè)置42-44
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分44-45
• 3.3.4 網(wǎng)格無關(guān)性驗證45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第四章 自然對流和強迫對流下吸熱器的熱損失模擬47-61
• 4.1 自然對流下吸熱器的熱損失模擬47-50
• 4.1.1 熱流密度的影響47-49
• 4.1.2 腔體傾角的影響49-50
• 4.2 強迫對流下吸熱器的熱性能模擬50-59
• 4.2.1 風(fēng)向角的影響51-53
• 4.2.2 風(fēng)速的影響53-55
• 4.2.3 腔體傾角的影響55-57
• 4.2.4 熱流密度的影響57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-61
• 第五章 一個高度角循環(huán)周期吸熱器的熱性能模擬61-73
• 5.1 一個高度角循環(huán)周期中太陽熱輻射模型61-62
• 5.2 太陽輻射模型實例計算62-65
• 5.3 熱性能分析65-67
• 5.4 現(xiàn)場實驗與分析67-71
• 5.4.1 實驗?zāi)康?/span>67-68
• 5.4.2 實驗方法與步驟68
• 5.4.3 測試結(jié)果68-71
• 5.5.本章小結(jié)71-73
• 第六章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-78
• 致謝78-79
• 附錄A：攻讀學(xué)位期間參研項目和發(fā)表論文目錄79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 毛前軍;彭麗;馬川;劉曉燕;;太陽能腔式吸熱器輻射特性研究[J];低溫建筑技術(shù);2015年11期

2 顏健;彭佑多;余佳煥;王e，

本文編號：775278