隨著化石類能源的日益短缺和人們環(huán)保意識的不斷加強,太陽能的大規(guī)模的發(fā)展利用越加凸顯其特殊的重要性。太陽能容積換熱器即圓柱陣列換熱器作為一種效率高、可靠性好的換熱器為太陽能的大規(guī)模利用提供了條件。 圓柱陣列換熱器是最具潛力的太陽能熱電站換熱器。太陽能熱電站容積換熱器是由適當(dāng)方式布置在封閉空體內(nèi)的圓柱陣列組成,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性造成了流動特性的復(fù)雜性,此外高溫高壓條件下輻射和對流的耦合換熱也是這種換熱器的重要特點之一。 經(jīng)聚焦后的太陽光經(jīng)過窗口進入換熱器,并通過圓柱陣列的反射作用使能量分布趨于均勻,工質(zhì)從入口流經(jīng)換熱器內(nèi)部,通過對流換熱將能量攜帶出去。在換熱過程中,容積內(nèi)圓柱陣列的存在增加換熱器與工質(zhì)的接觸面積,也使得流體的擾動增加,客觀上增加了對流換熱,但是同時圓柱陣列的存在也增加了流動阻力,上述特點可以通過對相關(guān)控制方程增加源項的方法加以描述。本文采用連續(xù)模型等效的在能量守恒方程增加了能量源項,在動量守恒方程增加了流動阻力源項,把圓柱陣列的客觀效果表現(xiàn)在控制方程中,避免了真實模型內(nèi)部復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu),從而可以在宏觀上研究太陽能容積換熱器的換熱的換熱性能。涉及換熱過程的能量源項采用多區(qū)域模...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1一3圓柱陣列換熱器Fig.l一3Cylin面ealarrayheatexchanger

陣列的容積換熱器的數(shù)值模型展開研究，為研發(fā)高效可靠的容積換熱器進行理論和技術(shù)準備。該型換熱器由腔體及與底部壁面固連的圓柱陣列構(gòu)成，如圖1一3所示。經(jīng)聚焦后的太陽光經(jīng)過窗口進入換熱器，并通過圓柱陣列的反射作用使能量分布趨于均勻，工質(zhì)從入口流經(jīng)換熱器內(nèi)部，通過對流換熱將能量攜帶出去。....

圖2一1基于廣義源項的圓柱陣列的表達Fig.2一1Pin一如arrayheatexehangerbasedongeneralizedsourceitems

簡化結(jié)構(gòu)并建立準確可信的計算模型是數(shù)值計算的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，并對模擬結(jié)果準確性和計算精度以及計算效率有重要影響。本文基于對廣義源項的應(yīng)用(如圖2一1)，采用連續(xù)模型，在建模過程中忽略圓柱陣列結(jié)構(gòu)的真實存在，把圓柱陣列結(jié)構(gòu)的換熱效果和流動阻力效果表達在相應(yīng)的控制方程中。從而在建模時....

圖3一4圓柱陣列換熱器平面示意圖

圖3一4圓柱陣列換熱器平面示意圖Fig.3一ThePlainsketehofeylinderarrayheatabsother傳質(zhì)和可視化流動實驗表明[’7悶，流體流經(jīng)圓柱陣列與壁面的結(jié)合部處形成的馬蹄渦從主流區(qū)卷吸并攜帶部分流體繞過圓柱沿流動方向擴的二次流，結(jié)合部流動形成的馬蹄....

圖3一5單個圓柱底部壁面流動示意圖

許多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)馬蹄渦及過流旋渦的存在。由于過流區(qū)域高壓力梯度和邊界層低動量流的存在，致使馬蹄渦及過流旋渦形成并橫向擴散，導(dǎo)致過流區(qū)域內(nèi)，如圖3所示的區(qū)域2，3，4的外側(cè)具有較高的換熱系數(shù)。而柱體后部即圖3所示的區(qū)域2，3，4靠近柱體的內(nèi)側(cè)則由于邊界層的覆蓋和流體動量較弱而傳熱較....

本文編號：3906034