相变型碟式太阳能热发电系统中腔式吸热器耦合热损失特性的数值研究

发布时间：2017-12-16 05:02

  本文关键词：相变型碟式太阳能热发电系统中腔式吸热器耦合热损失特性的数值研究

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【摘要】：腔式吸热器作为碟式太阳能热发电系统的关键部件,其热性能对提高整个系统的热效率具有重要影响,因此有必要对腔式吸热器内部耦合热损失特性进行研究。本课题以相变型碟式太阳能热发电系统的圆柱形腔式吸热器为研究对象,在腔体底面恒壁温、其它壁面不施加热量的热边界条件下,采用三维数值模拟的方法,对自然对流工况及环境风条件下,腔体倾角、底面壁温、腔体内壁表面发射率、风速和风向角(有风条件下)等因素对腔体对流、辐射以及导热热损失的影响规律进行了研究;并根据数值计算结果,分别提出了适用于自然对流和环境风条件下的对流及辐射热损失平均努谢尔特数关联式。结果显示,自然对流工况下,对流热损失平均努谢尔特数Nuc随着腔体倾角的增大而减小,而辐射热损失平均努谢尔特数Nur则缓慢增大;倾角一定时,Nuc和Nur均随底面壁温和表面发射率的升高而增大,且相对于Nuc平缓的变化趋势,Nur的变化更为明显。另一方面,对流热损失在总热损失中所占比重随腔体倾角、底面壁温和表面发射率的增大都呈降低的趋势,且倾角的影响占主导;辐射热损失占比随各项参数的增大逐渐增大,并且受壁温和发射率影响显著;随着腔体倾角的增大,导热热损失所占比重升高,而在壁温和发射率升高时逐渐下降。环境风条件下Nuc一般都大于自然对流的结果,但在某些低风速工况下可能出现例外。对于倾斜腔体,不同风向角下Nuc都随风速的增加而增大,而腔体水平放置时,Nuc的变化则比较复杂。正向风时环境风对Nuc的影响相较于背向风工况更明显。存在一个使得Nuc取得最大值的临界风向角,取值约在α=30°~45°之间。与自然对流工况相同,环境风条件下随壁温和表面发射率的增大,Nuc逐渐增大但增幅较小。在风速较低时,Nuc随着倾角的增大而逐渐减小,但对于高风速,Nuc则先增大后减小。相比Nuc,Nur受风速、风向角及倾角的影响十分微弱,而随底面壁温的升高和表面发射率的增大急剧增大,这表明环境风条件下对流热损失主要受风速、风向角及倾角影响,辐射热损失主要由壁面温度和表面发射率决定。对流热损失在总热损失所占比重随风速、风向角和倾角的变化趋势与相应的Nuc变化一致,随壁温和发射率的变化趋势与Nuc相反。辐射热损失占比随各项参数的变化规律与对流热损失占比相反,而导热热损失占比变化不大。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK124;TM615

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