發(fā)布時(shí)間：2020-09-25 09:20

　　 環(huán)境污染和能源緊張是人類目前面臨的兩大難題,太陽(yáng)能因其資源豐富、使用過程清潔無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)受到了人們的廣泛關(guān)注。太陽(yáng)能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)作為一種新型的太陽(yáng)能熱利用技術(shù),不僅可以很好地解決太陽(yáng)能分布不均的問題,而且還可以通過反應(yīng)轉(zhuǎn)換得到其他高品位能源。太陽(yáng)能熱化學(xué)反應(yīng)器/集熱器是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換的核心元件,目前的研究重點(diǎn)是提升反應(yīng)器的集熱效率和能量轉(zhuǎn)換效率。懸浮顆粒型直吸式太陽(yáng)能熱化學(xué)反應(yīng)器依靠粒子系直接吸收太陽(yáng)能,反應(yīng)腔內(nèi)能夠獲得更均勻的熱量分布,提升了集熱效率,并且可以降低腔體內(nèi)壁的熱負(fù)荷,因此具有較好的發(fā)展應(yīng)用前景。本文首先利用Mie理論對(duì)反應(yīng)器內(nèi)懸浮粒子系的熱輻射特性進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,在一定質(zhì)量流量下,大粒徑顆粒的粒子系在0.2-10μm波段的衰減系數(shù)變化不大且值很小,小粒徑顆粒的粒子系的衰減系數(shù)隨波長(zhǎng)的變化較大。衰減系數(shù)的峰值位置隨著粒徑的增大向波長(zhǎng)大的方向移動(dòng)。在0.5μm的粒徑下,增大顆粒的質(zhì)量流量(即增大體積分?jǐn)?shù))能夠在0.2-4μm波段顯著提高粒子系的衰減系數(shù)。其次搭建了旋流型直吸式太陽(yáng)能熱化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置,分別對(duì)不同主流流速和保護(hù)氣流速下粒子系的吸熱特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)石英玻璃窗口有顆粒沾染現(xiàn)象,加大保護(hù)氣流速會(huì)減輕玻璃窗口的污染,提升腔體中心的溫度。利用Fluent軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬研究,模擬結(jié)果表明,部分顆粒會(huì)向石英玻璃窗口運(yùn)動(dòng),與實(shí)驗(yàn)過程出現(xiàn)的現(xiàn)象一致,加大保護(hù)氣流速可以降低玻璃窗口上的顆粒濃度。最后對(duì)帶有螺旋凹槽結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能裂解反應(yīng)器進(jìn)行傳熱特性分析,并利用Fluent軟件對(duì)反應(yīng)器內(nèi)甲烷高溫裂解制氫過程進(jìn)行數(shù)值模擬研究。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲烷氣流中添加碳顆�？梢允狗磻�(yīng)腔獲得更加均勻的溫度分布,并且提升了反應(yīng)的轉(zhuǎn)換率。當(dāng)CH4氣流流速為0.5m/s,Ar氣流流速為1m/s時(shí),添加質(zhì)量流量為10-5kg/s的碳顆粒,H2和C的產(chǎn)量分別提高了1.43mol/m3和0.56mol/m3。主流流速的增加可以增加氣流的旋流性、延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)距離,但同時(shí)也加快了顆粒的運(yùn)動(dòng)速度,因此過高的主流流速反而降低了顆粒的停留時(shí)間,對(duì)集熱和反應(yīng)都不利。選用小粒徑顆粒,適當(dāng)增大顆粒的質(zhì)量流量可以提升氫氣的產(chǎn)量。
【學(xué)位單位】：上海電力學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TK51
【部分圖文】：

上海電力學(xué)院碩士學(xué)位論文及風(fēng)機(jī)消耗功率計(jì)算，并對(duì)集熱器出口溫4%，當(dāng)石墨顆粒床層高度達(dá)到 0.25μm 以上度。研究所的白鳳武等人[20-22]提出了一種石英管顆粒在石英腔內(nèi)流動(dòng)，顆粒直接吸收太陽(yáng)輻，僅有很少的顆粒被夾帶出石英管。經(jīng)實(shí)驗(yàn)氣體，顆粒和氣體的溫差維持在 50℃左右。 Abraham Kogan 等人在太陽(yáng)能裂解甲烷反應(yīng)是基于無(wú)顆粒型反應(yīng)器，Abraham 利用旋流碳顆粒在窗口的沉積，但是反應(yīng)的最大轉(zhuǎn)換大量沉積。為了使甲烷在腔體中心區(qū)裂解，反應(yīng)器，成功地將高溫區(qū)轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器的中主體由 a，b，c 三段組成，主流氣體通過反帶碳顆粒的氣體可以通過 d1，d2或 d3中的

圖 1-3 ROCA 熱化學(xué)反應(yīng)器的 Gokon 等人提出了一種新型的循環(huán)流化型直吸iFe2O4/m-ZrO2兩步法水解制氫。其設(shè)計(jì)的 2 種反料為石英，右圖反應(yīng)腔材料為不銹鋼。聚焦后的太射到腔體中心，并直接加熱內(nèi)部循環(huán)流化床中的以產(chǎn)生內(nèi)部循環(huán)，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)換率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不得更好的熱效率。隨后使用不銹鋼腔體在輸入功器下進(jìn)行測(cè)試，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率為 45%，腔體內(nèi)

圖 1-3 ROCA 熱化學(xué)反應(yīng)器本新瀉大學(xué)的 Gokon 等人提出了一種新型的循環(huán)流化型直吸式太陽(yáng)能熱-27]，利用 NiFe2O4/m-ZrO2兩步法水解制氫。其設(shè)計(jì)的 2 種反應(yīng)裝置如圖圖反應(yīng)腔材料為石英，右圖反應(yīng)腔材料為不銹鋼。聚焦后的太陽(yáng)輻射通過透明窗口照射到腔體中心，并直接加熱內(nèi)部循環(huán)流化床中的反應(yīng)物顆粒設(shè)引流管可以產(chǎn)生內(nèi)部循環(huán)，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)換率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不銹鋼材料的英管能夠獲得更好的熱效率。隨后使用不銹鋼腔體在輸入功率為 1.6-1.c 太陽(yáng)能模擬器下進(jìn)行測(cè)試，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率為 45%，腔體內(nèi)能夠獲得的200℃。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號(hào)：2826539