【摘要】：太陽能吸熱器是一種將太陽能轉化為熱能的裝置,其熱轉換效率會直接影響到整個太陽能系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟性。由于太陽能的間歇性和空間分布的不均勻性,會導致吸熱器壁面產(chǎn)生很大的溫度梯度和熱應力,嚴重時甚至會使吸熱器產(chǎn)生變形或破裂,影響整個太陽能系統(tǒng)的安全性。本文以高效安全的太陽能光熱利用為背景,采用Fluent和Ansys軟件,結合UDF接口技術,對腔式吸熱器進行了傳熱性能和應力分析的數(shù)值模擬。 本文具體研究內(nèi)容包括: 針對三種結構的吸熱器模型(梯型(TX)、梯形擋板型(TD)、球型(QX)),研究了吸熱器腔體與環(huán)境的對流和輻射熱損失隨模型傾斜角度的變化關系,獲得了三種模型理想狀態(tài)下的靜態(tài)散熱性能,與文獻結果比較驗證了本文采用模型的可靠性。 針對含光學窗口的太陽能吸熱器,建立了二維非穩(wěn)態(tài)傳熱分析模型,考慮了一天中太陽照射強度隨時間變化的遷移性和焦平面處能流分布的不均勻性,研究了吸熱器的動態(tài)熱性能,獲得了吸熱器傳熱性能隨時間和熱源分布形式的變化規(guī)律。 研究了螺旋管盤繞而成的腔式吸熱器的熱應力分布特性,分析了在給定壁面熱流、吸熱管內(nèi)部有恒定流量的工質(zhì)的情況下,獲得了吸熱器的溫度場和應力場的分布特性。 通過本文的研究,為腔式吸熱器的結構優(yōu)化設計、吸熱器的動態(tài)熱響應分析、吸熱器熱應力的減弱方法提供了數(shù)值基礎和參考依據(jù)。
【圖文】：

熱推進進可分為太陽能電推進（SEP）和太陽能熱推進（STP）兩大將太陽能轉化成電能，再通過電源處理系統(tǒng)將電能供應給各種力的推進技術；STP 是利用聚集的太陽能直接加熱工質(zhì)產(chǎn)生推推進技術相比較，，不需要電能轉換、管理分配系統(tǒng)，從而使系；與核火箭發(fā)動機相比，STP 使用豐富廉潔的太陽能，不產(chǎn)生沖，范圍寬闊適中的推力，對同樣的星際探索任務，與化學能效載荷質(zhì)量比提高 1.36～3.4 倍，有顯著的質(zhì)量節(jié)省。因此，S一個重要方向。一種新型的航天動力發(fā)動機。結構上，STP 主要由太陽能聚光貯存與供應系統(tǒng)構成。圖 1-2 是采用 STP 作為動力裝置的某衛(wèi)太陽能聚光器改變傳播方向，將能量聚集于吸收器/推力室的內(nèi)自身溫度升高。當工質(zhì)氣體通過環(huán)繞于吸收器/推力室內(nèi)壁外面圖 1-2 采用太陽能熱推進系統(tǒng)的衛(wèi)星模型

陽能制氫用太陽能制氫的傳統(tǒng)方法主要有光伏法、光電化學法、光熱法。這幾種幾十年的應用，工程上已經(jīng)有了一定的基礎，這里不作贅述。這里主太陽能制氫方法——光-熱-電化學法復合制氫理論。-熱-電化學法復合制氫理論是 Licht 等人于 2002 年首先提出來的，即用的光直接加熱水，降低分解水所需電壓，從而提高制氫效率。這個理光譜的采集及分離。通過光譜分離，低帶隙的光強用于供熱，高帶隙導體而產(chǎn)生光伏效應或光電化學效應。研究發(fā)現(xiàn)光-熱-電化學法復合利用全部波長的太陽光，有望將太陽能制氫效率提高到 50%。 1-3 是太陽能復合制氫流程示意圖。這個體系主要包含：a.采光及聚光高帶隙（電）光譜解析；c.低帶隙的光用來加熱水至一定溫度及壓力，效應或光電化學電荷轉移；d.驅(qū)替水分解的電壓的匹配。與傳統(tǒng)的區(qū)域圖 1-3 太陽能復合制氫流程示意圖
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TK513

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本文編號：2697508