太阳能中高温热利用及其储热技术的应用研究

发布时间：2017-11-06 20:37

  本文关键词：太阳能中高温热利用及其储热技术的应用研究

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【摘要】：太阳能中高温热利用中光热发电技术是一种完全清洁的发电方式,不会产生二次污染；然而太阳辐射具有间歇性,为保证电能输出的连续性和稳定性,储热系统必不可少。目前的太阳能热电站均是商业化规模,对于小型太阳能热电站及其储热装置的研究并不充分。本课题针对小型的太阳能热发电系统中储热装置,开展了以下几个方面的研究工作：以南京地区某别墅群建筑(共10栋单体别墅,每栋别墅建筑面积1104.2m2)为研究对象,采用能耗模拟软件对其进行建模和模拟；对该别墅群建筑的小型太阳能热发电系统中的储热系统进行设计计算；建立储热熔盐罐的物理模型和数学模型；运用有限元分析软件ANSYS分别对热盐罐和冷盐罐的保温层厚度、内部熔盐分布情况、以及液位与热损失关系进行模拟和分析：并模拟研究了不同储热温度、不同高径比、外界环境温度和风速对储热熔盐罐热损失的影响。主要得到以下结果：1、对于设计容量为400kW、储热温度292～386℃、储热6h的太阳能储热系统,计算得到储热熔盐罐尺寸为：内径7.2m,热盐罐体积204m3、内部熔盐高3.4m；冷盐罐200m3、内部熔盐高3.3m。2、侧壁保温层厚度影响熔盐的温度分布,顶部的保温层厚度影响熔盐上方空气的温度分布；罐底边缘位置是保温薄弱环节,需要加强此处的传热与保温；对于本次设计的熔盐罐,建议热盐罐保温层厚度为0.4m,冷盐罐保温层厚度为0.3m。3、熔盐沿高度方向分布的规律决定了熔盐泵吸入口的安装位置：热盐罐主体温度分布在0.66m-3.25m,因此热盐泵吸入口应不低于0.66m；冷盐罐主体温度分布在0.33m-3.20m,因此冷盐泵吸入口应不低于0.33m。4、随着储热温度的升高,储热罐的热损失呈上升趋势,但是增长速率变得缓慢,因此在条件允许的范围内,尽量提高储热温度；同时,提高储热温度也会减少储热设备的结构尺寸,降低储热系统的初投资。由于主流蒸汽的温度一般在370℃以上,因此储热温度不宜低于380℃。5、不同高径比(0.5-2.0)下的储热熔盐罐,当保温结构相同时,总散热损失呈现先减小后变大的变化趋势,在1.4达到最小。当环境温度从-5.2℃升高到37.2℃,储热罐的热损失随之呈线性递减,因此冬季为了防止内部熔盐温度过低,需要开启辅助加热装置来弥补散热损失。当风速从0增大到11m/s,储热罐热损失随之呈现增加趋势,并且当风速小于2m/s时,随着风速的增大,热损失的增长速率要大于风速大于2m/s时的情况。本文通过计算和模拟分析了储热熔盐罐温度分布以及热损失的影响因素,为小型的热发电储热熔盐罐的设计提供了指导性的建议。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615

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本文编号：1149330