100MW級太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的熱力學分析及數值模擬

【摘要】： 能源是人類社會發(fā)展的重要基礎資源,是現代化生產的主要動力來源。持續(xù)的國際油價持續(xù)增長和日益突出的環(huán)境污染等問題迫切需要人類尋求可再生能源。太陽能是可再生能源,而太陽能熱氣流發(fā)電技術是大規(guī)模的利用太陽能和運用煙囪效應、風力透平發(fā)電技術進行發(fā)電的一種新的太陽能發(fā)電技術,該技術具有清潔、發(fā)電成本低和結構簡單等優(yōu)點。 本文通過對國內某規(guī)劃建設中的100MW級太陽能熱氣流發(fā)電站系統(tǒng)內流動與傳熱過程的熱力學分析,并對太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)建立物理數學模型、幾何建模和劃分網格,設置其邊界條件,最后利用SIMPLE算法對集熱棚和導流煙囪內氣流的速度場、壓力場和溫度場分布進行數值模擬,得到不同太陽輻射強度下系統(tǒng)內熱空氣流量、導流煙囪產生的最大驅動壓差、透平功率以及發(fā)電站系統(tǒng)的熱效率。 模擬結果顯示:太陽能熱氣流發(fā)電站系統(tǒng)的集熱棚進、出口平均速度、系統(tǒng)內熱空氣的質量流量、導流煙囪產生的最大驅動壓差、透平功率和發(fā)電站系統(tǒng)的熱效率均隨太陽輻射強度的增加而增加。綜合考慮流動阻力、透平絕熱效率后,1000m高煙囪發(fā)電系統(tǒng)的實際效率在0.2~0.8%之間,這對以后設計和建設大規(guī)模的太陽能熱氣流發(fā)電站系統(tǒng)具有參考意義。 此外還進行了小型熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的驗證性實驗研究。在加熱熱流密度187.5W/m2的情況下,系統(tǒng)煙囪出口具有較穩(wěn)定速度和溫度空氣流流出,該系統(tǒng)產生了一定的驅動壓力差,從而證實了利用大尺寸太陽能熱氣流發(fā)電站系統(tǒng)來產生足夠大的驅動壓力差推動透平機組發(fā)電的方法是可行的。 【關鍵詞】：太陽能熱氣流發(fā)電 數值模擬 SIMPLE算法
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TK124;TK514
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-25
• 1.1 研究背景9-12
• 1.2 太陽能熱發(fā)電技術的發(fā)展歷程及主要形式12-17
• 1.3 太陽能熱氣流發(fā)電站的國內外研究綜述17-23
• 1.4 本文主要工作內容23-25
• 2 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的能量轉換分析25-36
• 2.1 概述25
• 2.2 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的能量轉換過程25-30
• 2.3 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)的HAG 效應30-34
• 2.4 系統(tǒng)實際運行參數34-35
• 2.5 本章小結35-36
• 3 太陽能熱氣流傳熱與流動的數值計算理論與模型36-50
• 3.1 概述36
• 3.2 數值傳熱學理論36-46
• 3.3 太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)模型46-49
• 3.4 本章小結49-50
• 4 太陽能熱氣流傳熱與流動的數值模擬結果與分析50-67
• 4.1 數值模擬結果50-63
• 4.2 數值模擬結果分析63-66
• 4.3 數值模擬結論66
• 4.4 本章小結66-67
• 5 小型太陽能熱氣流發(fā)電系統(tǒng)模型實驗研究67-77
• 5.1 實驗概述67
• 5.2 實驗裝置67-72
• 5.3 實驗測點布置72-73
• 5.4 實驗結果與分析73-76
• 5.5 本章小結76-77
• 6 總結和展望77-79
• 6.1 總結77-78
• 6.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-84

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