太陽能驅(qū)動有機朗肯循環(huán)集熱器與系統(tǒng)性能研究.pdf

1、世界能源總體發(fā)展趨勢要求我們更多的使用綠色環(huán)保的可再生能源，太陽能作為重要的可再生能源具有廣闊的發(fā)展前景。太陽能有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)可以利用中低溫太陽能進行發(fā)電，在太陽能的利用中具有獨特的優(yōu)勢。目前針對太陽能有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的研究主要是針對有機朗肯循環(huán)的研究，針對適用于太陽能有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的集熱器的研究很少。
　　本文根據(jù)有機朗肯循環(huán)特點選擇槽式太陽能集熱器作為太陽能有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的集熱器，針對槽式太陽能集熱器的光學(xué)與傳熱性能進行

2、了分析研究，并結(jié)合有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)，研究集熱器相關(guān)參數(shù)對太陽能有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的影響。論文主要研究內(nèi)容、成果和結(jié)論包括以下五個方面:
　　1、建立了太陽直射輻射計算模型、槽式太陽能集熱器光學(xué)效率計算模型，并通過VB語言編寫程序，實現(xiàn)太陽直射輻射強度和槽式太陽能集熱器光學(xué)效率的計算;建立了槽式太陽能集熱器的傳熱計算模型。
　　2、設(shè)計計算了一套集熱量在100kW左右的槽式太陽能集熱器。
　　3、建立槽式太陽能集熱器聚光模

3、型，采用SOLTRACE軟件模擬研究了槽式太陽能集熱器的聚光特性，得到集熱管金屬吸熱管表面熱流密度分布特性。
　　4、建立槽式太陽能集熱器集熱管的計算模型，采用FLUENT軟件對表面熱流密度分布不均勻的集熱管進行數(shù)值模擬。模擬發(fā)現(xiàn)，集熱器集熱效率隨太陽直射輻射強度(DNI)增加、空氣溫度升高、流體進口速度增大而增大，隨環(huán)境風(fēng)速增大、流體進口溫度升高而減小，其中空氣溫度和環(huán)境風(fēng)速對效率影響較小。集熱管內(nèi)流體溫升隨DNI增加而增大，隨

4、流體進口速度增大而減小，空氣溫度、風(fēng)速、流體進口溫度對其影響較小。管內(nèi)壓損隨流體進口速度增大而增大，隨DNI增加、流體進口溫度升高而減小，空氣溫度和風(fēng)速對其影響很小。吸熱管表面最大溫差隨DNI增加而增大，隨流體進口速度增大而減小，隨進口溫度升高先增大后減小，空氣溫度和風(fēng)速對其影響很小。玻璃套管表面最大溫差隨DNI增加、流體進口溫度升高而增大，隨風(fēng)速增大、空氣溫度升高、進口速度增大而減小，其中空氣溫度對其影響較小。
　　針對低流速下

5、吸熱管表面溫差過大的問題，提出三種適用于太陽能有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)槽式太陽能集熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法。
　　5、設(shè)計了一套槽式太陽能有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，建立了有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對槽式太陽能有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進行模擬。模擬發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)整體效率和膨脹機輸出功隨DNI增加、流體進口溫度升高而增大，隨進口速度增大而減小。當集熱器進出口溫度固定時，系統(tǒng)存在最佳流速，最佳流速與DNI和進口溫度都有關(guān)，當系統(tǒng)工況從DNI=450W/m2，T