太陽能具有清潔、數(shù)量龐大、分布廣泛等優(yōu)點(diǎn),是世界上最具潛力的可再生能源,開發(fā)太陽能利用技術(shù)可有效緩解環(huán)境污染及全球氣候變暖。目前拋物面槽式太陽能發(fā)電技術(shù)已成為全球最為成熟的太陽能熱發(fā)電技術(shù),其中拋物面槽式直接蒸汽產(chǎn)生(DSG)發(fā)電技術(shù)由于具有系統(tǒng)簡單、無需傳熱介質(zhì)及傳熱效率高等優(yōu)點(diǎn)受到世界各國學(xué)者的關(guān)注。但以水為循環(huán)工質(zhì)的拋物面槽式DSG發(fā)電系統(tǒng)需要在較高的集熱溫度下才能獲得較高的熱效率,同時(shí)發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)也會(huì)升高。有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle, ORC)技術(shù)能高效利用300℃以內(nèi)的中低溫?zé)崮?非常適合于能流密度較低的太陽能。為了提高太陽能驅(qū)動(dòng)ORC的效率,本文提出了拋物面槽式太陽能直接汽化ORC技術(shù)。綜合傳熱學(xué)、熱力學(xué)及流體力學(xué)分析方法,構(gòu)建了拋物面槽式太陽能直接汽化回?zé)崾皆傺h(huán)ORC系統(tǒng)的性能模擬及優(yōu)化模型,并采用MATLAB2014b編程進(jìn)行了模擬,研究的主要內(nèi)容和結(jié)論歸結(jié)如下：(1)構(gòu)建了真空管式拋物面槽式太陽能集熱器與帶空氣層玻璃套管式拋物面槽式太陽能集熱器的性能模擬模型,并通過Sandia National Laboratories(SNL)實(shí)驗(yàn)...

【文章頁數(shù)】：218 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 太陽能光熱發(fā)電現(xiàn)狀
        1.2.1 拋物面槽式太陽能光熱發(fā)電
        1.2.2 塔式太陽能光熱發(fā)電
        1.2.3 碟式太陽能光熱發(fā)電
    1.3 本文的研究背景
    1.4 拋物面槽式直接汽化ORC技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.4.1 拋物面槽式太陽能集熱器性能研究現(xiàn)狀
        1.4.2 有機(jī)工質(zhì)選擇及熱力性質(zhì)計(jì)算研究現(xiàn)狀
        1.4.3 有機(jī)工質(zhì)管內(nèi)流動(dòng)沸騰傳熱研究現(xiàn)狀
        1.4.4 太陽能ORC研究現(xiàn)狀
    1.5 拋物面槽式太陽能直接汽化ORC系統(tǒng)的研究意義
    1.6 本文的研究內(nèi)容與創(chuàng)新性
        1.6.1 本文的研究內(nèi)容
        1.6.2 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
第二章 拋物面槽式太陽能集熱器及其性能
    2.1 拋物面槽式太陽能集熱器結(jié)構(gòu)
        2.1.1 真空管式太陽能集熱器
        2.1.2 帶空氣層玻璃套管式太陽能集熱器
    2.2 拋物面槽式太陽能集熱器光學(xué)性能分析
    2.3 集熱器傳熱分析
        2.3.1 從金屬吸熱管外壁到玻璃管內(nèi)壁的傳熱
        2.3.2 從玻璃管內(nèi)壁到玻璃管外壁的傳熱
        2.3.3 從玻璃管外壁到環(huán)境及天空的傳熱
        2.3.4 從金屬吸熱管外壁通過支架傳遞給外界的熱量
    2.4 集熱器能量分析
    2.5 模型驗(yàn)證
    2.6 拋物面槽式太陽能集熱器性能分析
        2.6.1 主要參數(shù)對(duì)有用能的影響
        2.6.2 主要參數(shù)對(duì)熱損失的影響
    2.7 本章小結(jié)
第三章 有機(jī)工質(zhì)選擇及物性研究
    3.1 有機(jī)工質(zhì)選擇原則
    3.2 采用PT狀態(tài)方程計(jì)算有機(jī)工質(zhì)熱物性
        3.2.1 PT狀態(tài)方程
        3.2.2 逸度、焓、熵等導(dǎo)出參數(shù)的熱力學(xué)關(guān)系式
        3.2.3 有機(jī)工質(zhì)汽液平衡態(tài)計(jì)算
    3.3 采用函數(shù)逼近方法計(jì)算有機(jī)工質(zhì)熱物性
        3.3.1 飽和狀態(tài)有機(jī)工質(zhì)熱物性計(jì)算
        3.3.2 過冷狀態(tài)有機(jī)工質(zhì)熱物性計(jì)算
        3.3.3 過熱狀態(tài)有機(jī)工質(zhì)熱物性計(jì)算
    3.4 本章小結(jié)
第四章 金屬吸熱管內(nèi)有機(jī)工質(zhì)的傳熱與流動(dòng)特性
    4.1 有機(jī)工質(zhì)管內(nèi)流動(dòng)傳熱系數(shù)與壓降
        4.1.1 單相流體管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算
        4.1.2 單相流體管內(nèi)流動(dòng)壓降計(jì)算
        4.1.3 兩相管內(nèi)流動(dòng)沸騰傳熱系數(shù)的計(jì)算
        4.1.4 兩相流體管內(nèi)流動(dòng)壓降計(jì)算
    4.2 有機(jī)工質(zhì)在金屬加熱管內(nèi)流動(dòng)沸騰傳熱實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 流動(dòng)沸騰傳熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)
        4.2.2 流動(dòng)沸騰傳熱系數(shù)的計(jì)算
        4.2.3 測試段熱損失的計(jì)算
        4.2.4 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.3 本章小結(jié)
第五章 拋物面槽式太陽能直接汽化回?zé)崾皆傺h(huán)ORC系統(tǒng)熱力性能
    5.1 拋物面槽式太陽能直接汽化回?zé)崾皆傺h(huán)ORC系統(tǒng)
    5.2 數(shù)學(xué)模型
        5.2.1 系統(tǒng)熱力學(xué)分析
        5.2.2 金屬吸熱管內(nèi)有機(jī)工質(zhì)流動(dòng)傳熱模型
        5.2.3 回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)、傳熱與流動(dòng)阻力分析
    5.3 拋物面槽式太陽能直接汽化回?zé)崾皆傺h(huán)ORC系統(tǒng)性能分析·
        5.3.1 不同有機(jī)工質(zhì)對(duì)系統(tǒng)性能的影響
        5.3.2 主要參數(shù)對(duì)集熱器性能的影響
        5.3.3 主要參數(shù)對(duì)直接汽化ORC系統(tǒng)性能的影響
        5.3.4 系統(tǒng)實(shí)際情況運(yùn)行模擬
    5.4 拋物面槽式太陽能直接汽化回?zé)崾皆傺h(huán)ORC系統(tǒng)(火用)分析
        5.4.1 (火用)分析
        5.4.2 直接汽化ORC系統(tǒng)(火用)分布
    5.5 拋物面槽式太陽能直接汽化回?zé)崾皆傺h(huán)ORC系統(tǒng)優(yōu)化模型·
        5.5.1 目標(biāo)函數(shù)
        5.5.2 不等式約束條件
        5.5.3 優(yōu)化算法
        5.5.4 優(yōu)化結(jié)果及分析
    5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 本文結(jié)論
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄A
        博士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
        博士期間申請(qǐng)的專利及著作權(quán)
        博士期間參加的主要科研項(xiàng)目
        博士期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)
    附錄B



本文編號(hào)：3846223