100MW級太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)研究

【摘要】：我國現(xiàn)階段的能源資源,存在可大規(guī)模利用的能源資源有限、能源消費總量大人均耗能低、結(jié)構(gòu)不盡合理、優(yōu)質(zhì)能源比例低等問題。根據(jù)此現(xiàn)狀,大力開發(fā)太陽能、風能、生物質(zhì)能等可再生新能源將是解決上述問題的重要途徑。我國適合大規(guī)模開發(fā)的主要可再生能源為太陽能、風能和水能,其中太陽能儲量更是豐富,且太陽能還具有安全、清潔等特點。而太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)簡單、可連續(xù)發(fā)電等優(yōu)點在實際應(yīng)用中呈現(xiàn)出一些優(yōu)勢,近一些年來被許多國內(nèi)外專家學(xué)者認為是一項可進行大規(guī)模發(fā)電且前景樂觀的清潔可再生能源新技術(shù)。 本文通過對100MW級太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)以及三個主要組成部分集熱棚、渦輪機組和導(dǎo)流煙囪內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化過程進行分析,求得相關(guān)理論計算公式;并根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和集熱棚尺寸,建立幾何模型并劃分網(wǎng)格,最后利用SIMPLE算法對不同工況下的集熱棚和煙囪內(nèi)流體的速度場、壓力場和溫度場分布情況進行模擬,并對一日內(nèi)地面平均溫度與環(huán)境溫度的變化、一日內(nèi)地面平均溫度與環(huán)境溫度之差以及發(fā)電系統(tǒng)的理論輸出功率進行了動態(tài)模擬分析。 分析模擬結(jié)果可知:太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的集熱棚進、出口截面平均速度、平均溫升、透平進出口壓差、透平理論輸出功率、系統(tǒng)理論轉(zhuǎn)化效率、煙囪提供的驅(qū)動力等均隨太陽輻射強度的增加而增加;但透平壓降的增加使系統(tǒng)輸出功率存在一個峰值,同樣,系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率也存在一個峰值;另外,除少數(shù)時段(夏季高溫時段)在局部區(qū)域(集熱棚中心部位)需采取相應(yīng)措施外,100MW級太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)溫度適宜,風速也在許可范圍之內(nèi),符合農(nóng)作物種植條件;模擬結(jié)果同時驗證了因蓄熱層需先經(jīng)過自身蓄熱再與集熱棚內(nèi)空氣換熱導(dǎo)致空氣吸熱升溫的延遲性。 【關(guān)鍵詞】：太陽能熱氣流發(fā)電 數(shù)值模擬 動態(tài)特性 SIMPLE算法
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK514
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-22
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 太陽能熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程及主要形式9-13
• 1.3 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-18
• 1.4 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)概述18-21
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容21-22
• 2 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的理論分析與計算22-27
• 2.1 概述22
• 2.2 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化過程22-23
• 2.3 集熱棚內(nèi)過程分析23-24
• 2.4 渦輪機區(qū)域過程分析24-25
• 2.5 導(dǎo)流煙囪內(nèi)過程分析25-26
• 2.6 系統(tǒng)效率分析26
• 2.7 本章小結(jié)26-27
• 3 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)數(shù)值模擬計算方法27-35
• 3.1 系統(tǒng)參數(shù)及集熱棚尺寸27-29
• 3.2 基本控制方程29-30
• 3.3 數(shù)值計算方法30-31
• 3.4 100MW 級太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的計算網(wǎng)格31-33
• 3.5 其它說明33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 4 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)數(shù)值模擬過程35-51
• 4.1 夏季典型工況的計算35-48
• 4.2 發(fā)電系統(tǒng)動態(tài)特性計算及分析48-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 5 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)研究結(jié)論與分析51-54
• 5.1 數(shù)值模擬結(jié)果分析51-52
• 5.2 集熱棚內(nèi)種植農(nóng)作物的可行性分析52-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 6 總結(jié)和展望54-56
• 6.1 總結(jié)54-55
• 6.2 展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-62

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