本文關(guān)鍵詞：渦發(fā)生器強(qiáng)化豎直矩形通道傳熱流動性能數(shù)值研究

  更多相關(guān)文章： 立式太陽能熱氣流電站 渦發(fā)生器 場協(xié)同原理 熱力性能

【摘要】：本文采用數(shù)值計(jì)算的方法,研究設(shè)置在電站系統(tǒng)中空氣流道內(nèi)的集熱面上的渦發(fā)生器對立式太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)非穩(wěn)態(tài)自然對流流動及傳熱的強(qiáng)化作用,并結(jié)合場協(xié)同原理對渦流發(fā)生器強(qiáng)化太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)傳熱的效果進(jìn)行評價,獲得渦發(fā)生器強(qiáng)化太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)中矩形通道內(nèi)空氣與豎直平板的傳熱與流阻的特性關(guān)聯(lián)式,為后期立式太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。在系統(tǒng)豎直矩形通道的集熱面上設(shè)置了三角形小翼對及雙斜向內(nèi)肋對兩種渦發(fā)生器,分析了肋對數(shù)、肋傾角、布置方式對系統(tǒng)進(jìn)出口氣流的溫升、速度差的影響,并研究肋形尺寸對系統(tǒng)換熱流阻的影響,獲得在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)渦發(fā)生器強(qiáng)化矩形通道內(nèi)空氣流動及傳熱的特征數(shù)關(guān)聯(lián)式。研究結(jié)果表明：(1)布置渦流發(fā)生器后,系統(tǒng)進(jìn)出口氣流的速度差、溫差大幅增大;隨著肋對數(shù)增加,氣流受到的擾動作用增強(qiáng),速度與溫度梯度的協(xié)同角減小,但相應(yīng)也使氣流的流動阻力增大,能量損失增大；隨著肋傾角增加,系統(tǒng)的協(xié)同程度不斷提高,進(jìn)出口氣流的溫差升高,肋傾角60°時溫差最大；矩形通道內(nèi)設(shè)置渦發(fā)生器前后的換熱強(qiáng)化比Nu/Nu0、阻力增大比Cf/Cf0均隨著Re的增大而增大；熱力性能系數(shù)隨著雷諾數(shù)的增加呈增大趨勢且所有通道的熱力性能系數(shù)均大于1；(2)利用多元回歸的方法獲得了兩種形式的渦發(fā)生器強(qiáng)化矩形空氣通道的傳熱和流阻特性關(guān)聯(lián)式,結(jié)果表明：渦發(fā)生器的肋長(肋寬)、肋高、及周向肋密度等結(jié)構(gòu)尺寸的增大都能使傳熱效果增強(qiáng),肋間距的增大致使渦流發(fā)生器對流場的擾動程度降低,對流換熱的效果削弱；并且隨著肋長(肋寬)、肋高及周向肋密度的增大,矩形空氣通道內(nèi)的流動阻力增大,渦發(fā)生器布置間距增大時,流動阻力減小。(3)當(dāng)矩形通道內(nèi)分別設(shè)置了兩種形式的渦發(fā)生器后,從矩形空氣通道內(nèi)氣流速度場與溫度場的協(xié)同度、平均換熱強(qiáng)化比、平均阻力增加比以及平均熱力性能系數(shù)等角度進(jìn)行綜合比較,設(shè)置三角形小翼對的渦發(fā)生器更適合用于強(qiáng)化立式太陽能熱氣流電站系統(tǒng)豎直矩形空氣通道的流動及傳熱性能。
【關(guān)鍵詞】：立式太陽能熱氣流電站 渦發(fā)生器 場協(xié)同原理 熱力性能
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124;TM615
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 符號說明11-12
• 1 緒論12-26
• 1.1 能源發(fā)展趨勢及可再生能源的利用12-15
• 1.1.1 能源發(fā)展趨勢12-14
• 1.1.2 可再生能源的開發(fā)利用14-15
• 1.2 太陽能熱氣流發(fā)電技術(shù)15-22
• 1.2.1 太陽能資源的利用特點(diǎn)與利用方式15-17
• 1.2.2 太陽能熱氣流發(fā)電技術(shù)17-22
• 1.2.2.1 太陽能熱氣流電站系統(tǒng)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2.2 太陽能熱氣流電站系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)與不足20-22
• 1.3 立式集熱板太陽能熱氣流電站系統(tǒng)特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀22-24
• 1.3.1 立式集熱板太陽能熱氣流電站系統(tǒng)特點(diǎn)22-23
• 1.3.2 立式集熱板太陽能熱氣流電站系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及不足23-24
• 1.3.2.1 立式集熱板太陽能熱氣流電站系統(tǒng)研究現(xiàn)狀23-24
• 1.3.2.2 立式太陽能熱氣流電站系統(tǒng)研究不足24
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容及意義24-26
• 1.4.1 課題研究內(nèi)容24-25
• 1.4.2 課題研究意義25-26
• 2 系統(tǒng)流動與換熱的理論分析基礎(chǔ)26-44
• 2.1 立式集熱板太陽能熱氣流電站系統(tǒng)效率分析26-28
• 2.1.1 模型簡化26-27
• 2.1.2 系統(tǒng)輸出功27
• 2.1.3 系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率27-28
• 2.2 電站換熱與流動特性分析28-33
• 2.2.1 電站系統(tǒng)模型簡化28-29
• 2.2.2 數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法29-31
• 2.2.3 計(jì)算結(jié)果及分析31-33
• 2.3 基于場協(xié)同原理對原系統(tǒng)煙囪通道內(nèi)傳熱流動特性的分析33-40
• 2.3.1 場協(xié)同原理及其評價標(biāo)準(zhǔn)33-37
• 2.3.1.1 換熱強(qiáng)化的場協(xié)同原理33-35
• 2.3.1.2 層流對流換熱的場協(xié)同分析35-36
• 2.3.1.3 湍流對流換熱的場協(xié)同分析36-37
• 2.3.2 基于場協(xié)同原理的電站系統(tǒng)流動換熱特性分析37-40
• 2.3.2.1 原系統(tǒng)模型的協(xié)同度38-40
• 2.3.2.2 適于本系統(tǒng)的渦流發(fā)生器設(shè)計(jì)思路40
• 2.4 渦流發(fā)生器強(qiáng)化傳熱研究的發(fā)展概況40-42
• 2.4.1 渦流發(fā)生器的分類40-41
• 2.4.2 渦流發(fā)生器的研究進(jìn)展41-42
• 2.4.3 渦流發(fā)生器的設(shè)計(jì)42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 3 三角形小翼強(qiáng)化豎直矩形通道傳熱流動性能的數(shù)值研究44-61
• 3.1 模型簡化與計(jì)算方法44-45
• 3.1.1 三角形小翼尺寸設(shè)計(jì)與系統(tǒng)通道模型簡化44
• 3.1.2 數(shù)值計(jì)算方法44-45
• 3.2 三角形小翼對豎直矩形通道內(nèi)空氣換熱和流動的影響45-52
• 3.2.1 肋間距的確定45-47
• 3.2.2 加肋前后換熱與流動性能對比分析47-48
• 3.2.3 肋對數(shù)的影響48-49
• 3.2.4 肋傾角的影響49-50
• 3.2.5 布置方式的影響50-51
• 3.2.6 協(xié)同度對比分析51-52
• 3.3 三角形小翼強(qiáng)化豎直矩形通道傳熱和流阻特性分析52-59
• 3.3.1 正交試驗(yàn)法52-54
• 3.3.2 數(shù)據(jù)處理54-55
• 3.3.2.1 雷諾數(shù)Re54
• 3.3.2.2 換熱系數(shù)h54-55
• 3.3.2.3 努塞爾數(shù)Nu55
• 3.3.2.4 范寧摩擦系數(shù)C_f55
• 3.3.3 肋形結(jié)構(gòu)尺寸對豎直矩形通道換熱和流阻的影響55-56
• 3.3.4 雷諾數(shù)對豎直矩形通道換熱和流阻的影響56-58
• 3.3.5 傳熱和流動阻力關(guān)聯(lián)式58-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 4 雙斜向內(nèi)肋對強(qiáng)化豎直矩形通道傳熱流動性能的數(shù)值研究61-75
• 4.1 模型簡化與計(jì)算方法61-62
• 4.2 雙斜向內(nèi)肋對對豎直矩形通道換熱和流動的影響62-67
• 4.2.1 設(shè)置肋前后系統(tǒng)換熱與流動特性的對比分析62-63
• 4.2.2 肋對數(shù)的影響63-65
• 4.2.3 肋傾角的影響65-67
• 4.2.4 系統(tǒng)場協(xié)同度對比分析67
• 4.3 雙斜向內(nèi)肋對強(qiáng)化豎直矩形通道傳熱和流阻特性分析67-72
• 4.3.0 數(shù)值計(jì)算方法與數(shù)據(jù)處理68
• 4.3.1 數(shù)據(jù)處理68-69
• 4.3.2 肋形結(jié)構(gòu)尺寸對豎直矩形通道換熱和流阻的影響69
• 4.3.3 雷諾數(shù)對豎直矩形通道換熱和流動阻力的影響69-71
• 4.3.4 傳熱和流動阻力關(guān)聯(lián)式71-72
• 4.4 本章小結(jié)72-75
• 5 兩種渦發(fā)生器強(qiáng)化豎直矩形通道內(nèi)換熱流阻性能對比75-79
• 5.1 協(xié)同度對比75-76
• 5.2 平均換熱強(qiáng)化比對比76
• 5.3 平均阻力增加比對比76-77
• 5.4 平均熱力性能系數(shù)對比77-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 6 總結(jié)與展望79-82
• 6.1 主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)79-81
• 6.1.1 主要結(jié)論79-81
• 6.1.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 致謝88-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89-90

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