38kW碟式太陽能斯特林熱機(jī)腔式吸熱器參數(shù)設(shè)計(jì)及熱損失模擬.pdf

1、光熱轉(zhuǎn)換效率是碟式太陽能斯特林光熱發(fā)電系統(tǒng)的重要指標(biāo)，而斯特林熱機(jī)的熱損失是影響其光熱轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。腔式吸熱器是斯特林熱機(jī)的重要組成部分，在光熱轉(zhuǎn)換中起著主導(dǎo)作用，但吸熱器存在著多種熱損失且熱損失機(jī)理復(fù)雜，計(jì)算難度大，是吸熱器設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文對38kW碟式太陽能斯特林熱機(jī)的熱損失機(jī)理進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了其吸熱器結(jié)構(gòu)及參數(shù)，對熱損失規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，具體的內(nèi)容包括：
　　(1)分析了碟式太陽能斯特林熱機(jī)工作原理，為38k

2、W碟式太陽能斯特林熱機(jī)設(shè)計(jì)了一種新型吸熱器的結(jié)構(gòu)及腔式吸熱器、熱管、反射錐和保溫層等組成部分的特點(diǎn)，選擇了一種保溫效果較好的腔式吸熱器結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了38kW碟式太陽能斯特林熱機(jī)腔式吸熱器開口直徑A1、吸熱管的長度L2、吸熱腔的平均直徑D3等參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并對所設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，分別得到了A1=400mm，L2=190mm，D3=650mm。
　　(2)對斯特林熱機(jī)腔式吸熱器的對流熱損失、輻射熱損失和導(dǎo)熱損失等進(jìn)行了分析。建立了腔

3、式吸熱器的物理模型及熱損失數(shù)學(xué)模型，基于Fluent軟件平臺，在考慮空氣的變物性參數(shù)的基礎(chǔ)上，對吸熱器熱損失特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要分析了自然對流下吸熱器腔體傾角和熱流密度對熱損失的影響規(guī)律，強(qiáng)迫對流下風(fēng)速、風(fēng)向角、腔體傾角和熱流密度對熱損失的影響規(guī)律。
　　(3)針對太陽能時(shí)間分布不穩(wěn)定性和空間分布不均勻性的特征，選擇夏至日和冬至日不同時(shí)間點(diǎn)的高度角和輻射值分布情況，在Fluent中研究了自然對流情況下一個(gè)高度角循環(huán)周期中腔式吸

4、熱器的熱損失規(guī)律，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)的效率達(dá)到了29％，即吸熱器的設(shè)計(jì)合理。
　　研究結(jié)果表明：在自然對流情況下，腔式吸熱器的傾角增大，輻射熱損失Nuc增大，輻射熱損失Nur的變化較小，隨著熱流密度的增大，對流熱損失Nuc和輻射熱損失Nur都增大；在強(qiáng)迫對流下，熱損失還要受到熱流密度、腔體傾角、風(fēng)速、風(fēng)向角的綜合影響，變化規(guī)律較為復(fù)雜，在腔式吸熱器的傾角為90°時(shí)，對流熱損失Nuc和輻射熱損失Nur主要受風(fēng)速的影響，隨