太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)能效分析與優(yōu)化

【摘要】：世界能源需求量不斷增加進(jìn)一步加劇了可用能源的短缺，另外，當(dāng)前可用能源石油和煤炭對環(huán)境造成破壞且不可再生。因此，急需開發(fā)可再生能源和清潔能源的利用技術(shù)來解決當(dāng)前問題。太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)是一種大規(guī)模發(fā)電技術(shù)，其利用太陽能產(chǎn)生通風(fēng)驅(qū)動風(fēng)力透平來生產(chǎn)電能，該技術(shù)具有清潔、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。 本文以西班牙Manzanares太陽能煙囪電廠原型作為研究對象，建立太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)值模型，應(yīng)用FLUENT軟件對太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)中的氣流進(jìn)行數(shù)值模擬，研究太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)溫度場、壓力場和速度場的分布情況，計算系統(tǒng)的可用發(fā)電功率。利用正交試驗，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果分析太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)中不同結(jié)構(gòu)尺寸對發(fā)電功率和發(fā)電效率的影響，并得出系統(tǒng)最佳結(jié)構(gòu)尺寸。并利用熱力學(xué)原理對太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行能量平衡和□平衡計算分析，得到系統(tǒng)中能量的利用情況。 結(jié)果表明：在太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)中影響系統(tǒng)性能的因子有集熱器直徑、太陽輻射、集熱器進(jìn)口高度、煙囪高度；集熱器進(jìn)口高度為影響系統(tǒng)性能的最主要因子，在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先保證因子B取其最好水平，在本論文中取B3，即集熱器進(jìn)口高度H_e=0.4(m)；最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合為集熱器直徑D_f=240(m)，集熱器進(jìn)口高度H_e=0.4(m)，煙囪高度H_3=185(m)。太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)原型電廠中，系統(tǒng)□效率為b_p=9.07%。集熱器內(nèi)□損較大，是系統(tǒng)能量損失的主要組件，為提高系統(tǒng)整體的能量利用效率，應(yīng)重點加強集熱器的能量利用效率。 【關(guān)鍵詞】：太陽能煙囪 數(shù)值模擬 系統(tǒng)效率 優(yōu)化 能量分析 □分析
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 能源問題及可再生能源的開發(fā)利用9-11
• 1.1.1 世界及我國能源發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.1.2 可再生能源的開發(fā)利用10-11
• 1.2 太陽能發(fā)電技術(shù)11
• 1.3 太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)11-16
• 1.3.1 太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)的原理及特點11-12
• 1.3.2 太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)的國內(nèi)外研究綜述12-16
• 1.4 課題的提出16-17
• 1.4.1 課題背景16
• 1.4.2 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)數(shù)值模擬17-23
• 2.1 FLUENT 軟件簡介17
• 2.2 數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.2.1 基本方程17-18
• 2.2.2 模型假設(shè)18
• 2.3 模型結(jié)構(gòu)參數(shù)18-19
• 2.4 模型繪制及網(wǎng)格劃分19-20
• 2.5 邊界條件20
• 2.6 計算參數(shù)的設(shè)置過程20-22
• 2.7 本章小結(jié)22-23
• 第3章 數(shù)值模擬結(jié)果及正交試驗23-42
• 3.1 太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率23-25
• 3.1.1 集熱棚熱轉(zhuǎn)換效率23-24
• 3.1.2 煙囪能量轉(zhuǎn)換效率24
• 3.1.3 氣動特性分析24-25
• 3.2 正交試驗25-41
• 3.2.1 正交試驗方法簡介25
• 3.2.2 正交試驗設(shè)計25-26
• 3.2.3 正交試驗結(jié)果分析26-37
• 3.2.4 極差分析37-40
• 3.2.5 方差分析40-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 第4章 太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)能量和分析42-55
• 4.1 能量和分析方法42-43
• 4.1.1 能量品質(zhì)42
• 4.1.2 有效能42-43
• 4.1.3 分析的基本原理43
• 4.2 系統(tǒng)額外假設(shè)43-44
• 4.3 系統(tǒng)能量分析44-47
• 4.4 系統(tǒng)分析47-48
• 4.5 計算結(jié)果48-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第5章 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果59-60
• 致謝60

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