以800℃太陽能吸熱器和超臨界二氧化碳發(fā)電機組為特征的新一代太陽能熱發(fā)電技術(shù)因成本低的優(yōu)勢得到了歐盟、美國、澳大利亞和中國等的立項支持.高溫太陽能集熱場是太陽能熱發(fā)電核心技術(shù)之一,對高溫吸熱器的安全性和效率極為重要.本文提出了以安全性和效率為目標,以吸熱器許用能流密度為牽引,基于"光學-熱學-力學"在電站設(shè)計點耦合分析的800℃高溫集熱場設(shè)計方法. 

【文章來源】：中國科學:技術(shù)科學. 2020,50(10)北大核心EICSCD

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(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展分代[1,2]

圖5所示為定日鏡跟蹤誤差對吸熱面平均能流密度和聚光效率的影響.由圖可見,隨定日鏡誤差加大,定日鏡場聚光效率下降.吸熱面上平均能流密度要達到600 k W/m2的能流密度時,要求定日鏡俯仰和方位方向的誤差均不大于1.5 mrad.對于一個確定的定日鏡場,吸熱器平均能流密度還與吸熱器直徑有關(guān).圖6說明了高度為22 m、吸收比為0.94的吸熱器在直徑從12 m增加到22 m時聚光效率和表面能流密度的變化情況.此外,圖7為直徑15 m吸熱器的能流密度分布.2.2 吸熱器尺寸的設(shè)計

在傳熱學中已經(jīng)有數(shù)十個針對周向均勻受熱圓管內(nèi)湍流換熱進行計算的關(guān)聯(lián)式,比較典型的是DittusBoelter公式:該公式在全球第一個熔融鹽吸熱器CNRS-MSEE中使用,后又在美國的Solar Two吸熱器設(shè)計中被使用,一直到目前的吸熱器設(shè)計均在使用.按照劉斌等人[19]的實驗驗證,該方程計算熔融鹽管內(nèi)換熱時與實驗值的最大偏差可達25%.他們的研究還表明,Sieder-Tate,Petukhov和Hausan提出的關(guān)系是適合均勻熱流邊界條件下的熔融鹽充分發(fā)展湍流管內(nèi)對流換熱過程,而對于太陽能吸熱器這種半周受熱下的圓管,其公式和實驗有一定偏差.Wan等人[5]研究指出,由于吸熱器吸熱管周向半邊受熱,在半周平均能流密度350 k W/m2的條件下,吸熱管橫截面上的溫度差就可達130°C.圖8是周向非均勻受熱圓管在截面上溫度場和速度場的典型分布.可見,半周向非均勻熱邊界條件導(dǎo)致管壁處及流體內(nèi)部都存在著較大的溫度梯度,流體溫度過高會發(fā)生過熱,換熱管溫度過高也會有燒蝕、蠕變等現(xiàn)象發(fā)生.同時,換熱管的前后壁溫差也可能導(dǎo)致?lián)Q熱管發(fā)生彎曲.

【參考文獻】：
期刊論文
[1]圓管內(nèi)熔融鹽強迫對流換熱的實驗研究[J]. 劉斌,吳玉庭,馬重芳,趙耀華.  工程熱物理學報. 2010(10)

碩士論文
[1]以水作為傳熱流體的容積式吸熱器傳熱特性研究[D]. 陳龍飛.蘭州理工大學 2019



本文編號：3380314