太陽能熱氣流發(fā)電技術(shù)的研究

【摘要】：能源是人類社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。在這個能源當(dāng)?shù)赖臅r代,國際油價持續(xù)增長牽動著各個國家的命脈,日益嚴(yán)重的環(huán)境問題迫切地需要人類尋求可再生能源。太陽能熱氣流發(fā)電技術(shù)是利用太陽能和運(yùn)用煙囪效應(yīng)、渦輪機(jī)組發(fā)電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電的一種新的太陽能熱發(fā)電技術(shù),該技術(shù)具有資源豐富、清潔無污染、可再生、發(fā)電成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。 本文在太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換和輸出功率理論基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)搭建了一個小型的實(shí)驗(yàn)裝置,對實(shí)驗(yàn)裝置的溫度場和煙囪出口風(fēng)速進(jìn)行了測量。并通過改變系統(tǒng)幾何尺寸,研究得出煙囪高度、煙囪直徑、流道形式等幾何尺寸對系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。 同時,本文應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法,在一定假設(shè)條件下,建立了太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算模型。采用FLUENT軟件對太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)中的速度場和壓力場進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究得出了集熱棚直徑、集熱棚入口高度、煙囪形狀、煙囪高度、煙囪直徑等幾何尺寸對系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。 最后,本文對數(shù)值模擬的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較分析。綜合模擬和實(shí)驗(yàn)研究表明：在其他條件不變的情況下,集熱棚入口高度對太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率沒有影響；煙囪直徑存在最佳值,使系統(tǒng)的發(fā)電功率最大；太陽熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率隨集熱棚直徑、煙囪高度的增大而增大；煙囪形狀為漸擴(kuò)型時發(fā)電功率比較大,但其實(shí)際建造有困難；蓄熱層黑度越高系統(tǒng)效率越高;集熱棚和煙囪連接光滑流道比直角流道對系統(tǒng)更有利。 模擬和實(shí)驗(yàn)研究為實(shí)用性的太陽能熱氣流發(fā)電站的優(yōu)化設(shè)計(jì)和建造提供了依據(jù)和指導(dǎo),本文在研究了系統(tǒng)幾何尺寸和形體變化對系統(tǒng)性能的影響的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了功率為200MW電站的合理尺寸。 【關(guān)鍵詞】：太陽能熱氣流發(fā)電 數(shù)值模擬 優(yōu)化 影響因素
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 符號清單8-10
• 目錄10-13
• 1 緒論13-28
• 1.1 世界及我國的能源問題13-14
• 1.2 太陽能熱發(fā)電技術(shù)概況14-20
• 1.2.1 塔式發(fā)電系統(tǒng)14-16
• 1.2.2 碟式發(fā)電系統(tǒng)16-17
• 1.2.3 槽式發(fā)電系統(tǒng)17-20
• 1.3 太陽能熱氣流發(fā)電技術(shù)概況20-26
• 1.3.1 基本原理20
• 1.3.2 特點(diǎn)20-22
• 1.3.3 現(xiàn)狀與發(fā)展22-26
• 1.4 本文主要工作內(nèi)容26-28
• 2 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換分析28-33
• 2.1 系統(tǒng)熱力循環(huán)過程28-29
• 2.2 系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換機(jī)制29-31
• 2.2.1 集熱棚效應(yīng)29-30
• 2.2.2 煙囪效應(yīng)30-31
• 2.2.3 渦輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換31
• 2.3 系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率分析31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)33-42
• 3.1 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-36
• 3.1.1 煙囪的設(shè)計(jì)要求33
• 3.1.2 集熱棚的設(shè)計(jì)要求33-34
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-36
• 3.2 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置36-38
• 3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)儀器38-41
• 3.3.1 太陽模擬發(fā)射器38-39
• 3.3.2 太陽能總輻射表和太陽輻射自記儀39-40
• 3.3.3 溫度測量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集儀40
• 3.3.4 風(fēng)速儀40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論42-54
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方法42-43
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析43-52
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)溫度場分布規(guī)律43-45
• 4.2.2 流道對溫度場和速度場的影響45-46
• 4.2.3 蓄熱層材料對溫度場和速度場的影響46-48
• 4.2.4 煙囪高度對溫度場和速度場的影響48-49
• 4.2.5 煙囪直徑對溫度場和速度場的影響49-51
• 4.2.6 太陽輻射強(qiáng)度對溫度場和速度場的影響51-52
• 4.3 本章小結(jié)52-54
• 5 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)值模型和模擬54-60
• 5.1 物理模型54
• 5.2 數(shù)學(xué)模型54-57
• 5.3 FLUENT軟件使用方法57-59
• 5.3.1 幾何建模和網(wǎng)格生成57
• 5.3.2 FLUENT軟件的設(shè)置57-59
• 5.3.3 模擬計(jì)算方法59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 6 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)值模擬結(jié)果及討論60-72
• 6.1 模擬研究工況60-61
• 6.2 模擬結(jié)果與討論61-66
• 6.2.1 煙囪高度對系統(tǒng)性能的影響61-62
• 6.2.2 煙囪直徑對系統(tǒng)性能的影響62-63
• 6.2.3 煙囪形狀對系統(tǒng)性能的影響63-64
• 6.2.4 集熱棚入口高度對系統(tǒng)性能的影響64
• 6.2.5 集熱棚直徑對系統(tǒng)性能的影響64-66
• 6.2.6 太陽輻射強(qiáng)度對系統(tǒng)性能的影響66
• 6.3 模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析66-67
• 6.4 實(shí)際電站的設(shè)計(jì)優(yōu)化與可行性分析67-70
• 6.4.1 200兆瓦電站選型及尺寸設(shè)計(jì)67-69
• 6.4.2 電站可行性分析69-70
• 6.5 本章小結(jié)70-72
• 7 總結(jié)與展望72-75
• 7.1 總結(jié)72-73
• 7.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-80
• 附錄1：太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)格劃分圖80-81
• 附錄2：太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)流場分布圖81-85
• 附錄3：太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)壓力場分布圖85-88
• 作者簡介88

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太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)的CFD模擬與優(yōu)化    范振河

沙漠太陽能熱風(fēng)發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用    陳義勝;楊燕;魏毅立;楊靖輝;田艷榮;

玻璃纖維在宇宙飛行裝置和噴氣式飛機(jī)中的用途    張新國

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燃油熱氣流干砂技術(shù)的應(yīng)用    漆爾富

壓氣式GCR開斷電流時熱氣流現(xiàn)象的模擬計(jì)算與分析    滕來發(fā);

太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)蓄熱層的試驗(yàn)研究    左潞;鄭源;沙玉俊;李振杰;劉文明;

熱氣流烘砂的改進(jìn)    

雙層幕墻通道熱氣流的節(jié)能計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究    陳海;毛伙南;郭金基;張開成;楊歡軍;崔傳芹;唐珠創(chuàng);謝觀鍵;

燃煤型噴霧造粒塔在鐵氧體制粉中的應(yīng)用    李栓強(qiáng);苑通;陳新海;殷曉強(qiáng);秦文懷;趙格利;

雙層通風(fēng)幕墻自然風(fēng)與熱氣流混合有限分析計(jì)算的研究    潘冬;王秋;陳海;郭金基;王文歡;

熱通道幕墻的再思考    張芹;

湖南國際會展中心高大空間空調(diào)環(huán)境的模擬與實(shí)驗(yàn)測試    楊澤洪;張泉;

電廠直接空冷系統(tǒng)熱風(fēng)回流的數(shù)值研究    段會申;劉沛清;趙萬里;

利用寶興重質(zhì)碳酸鈣開發(fā)聚氯乙烯化學(xué)建材用功能填料    張佩聰;劉鉞;鄧苗;李峻峰;

燃料液滴蒸發(fā)的數(shù)值模擬研究    孫鳳賢;夏新林;沈淳;

江蘇的自然災(zāi)害及其成因與對策    陸翰榮;陳星;莊蔭模;李懷道;

湖南國際會展中心高大空間空調(diào)環(huán)境的模擬與實(shí)驗(yàn)測試    楊澤洪;張泉;

窯尾預(yù)熱器與分解爐的功能及操作    張浩云;齊俊華;

振動流化床煤調(diào)濕工藝技術(shù)    蒲廣峽;杜學(xué)智;

應(yīng)用旋流加熱裝置加工膨化食品的試驗(yàn)研究    張進(jìn)疆;陳人人;胡光華;

忻州農(nóng)民李季陶劉虎山鉆研獲專利    少謹(jǐn)孔民

忻州兩農(nóng)民獲得5項(xiàng)專利    首席記者 齊澤萍通訊員 閆少謹(jǐn)

瑞明建全國首個太陽能熱氣流發(fā)電廠    記者 于翔　實(shí)習(xí)生 巴鶴霖

農(nóng)民兄弟了不起 自主創(chuàng)新有專利    記者 少瑾 孔民

一心練打贏的“全能士官”宗道輝故事選（上）    王正興 嚴(yán)德勇 林山杰 本報記者 周超凡 朱少勇整理

殫精竭慮無窮盡 一片丹心刻風(fēng)骨    侯雪林

北京總隊(duì)三支隊(duì)為官兵營造舒心氛圍    王群星、門方勇

推廣太陽能熱氣流發(fā)電技術(shù)    劉非

雙筒回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)的幾大優(yōu)勢    鹽城水泥粉磨技術(shù)研究所 王加?xùn)|

影響預(yù)熱器系統(tǒng)分解率的因素及改進(jìn)措施    黃新文 王洲

側(cè)開口限制空間內(nèi)高溫?zé)釟饬髡袷幖皼_擊玻璃平板的研究    楊春英

太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的熱動力學(xué)問題研究    明廷臻

全光銫原子磁力儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)    劉強(qiáng)

超聲霧化單滴微萃取天然產(chǎn)物中揮發(fā)和半揮發(fā)性成分的研究    魏士剛

風(fēng)窗玻璃霜霧結(jié)解過程傳熱及其解化特性研究    王永珍

聲場與重力場耦合作用下熱聲熱機(jī)實(shí)驗(yàn)研究    潘娜

立式集熱板太陽能熱氣流系統(tǒng)運(yùn)行性能研究    巢軍

典型褐煤熱氣流及微波干燥提質(zhì)特性研究    施維軒

相變蓄熱對立式集熱板太陽能熱氣流系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響研究    劉曉惠

太陽能煙囪熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化模擬研究    陳偉華

基于溫度傳感器陣列的火災(zāi)定位方法研究    郭曉虹

立式集熱板太陽能熱氣流電站理論分析與數(shù)值模擬研究    李潔浩

太陽能真空管在太陽能熱氣流發(fā)電中的應(yīng)用    馬加朋

碰撞射流通風(fēng)系統(tǒng)供熱效果及節(jié)能分析    王曉婷

熱風(fēng)式太陽能地板儲熱系統(tǒng)熱性能研究    王闖

直流換流站微機(jī)測控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)    陳勁松