低品位热源回收技术中关键设备的研究

发布时间：2021-05-11 03:13

　　改革开放40年来我国取得了举世瞩目的成就,然而科技的进步和社会发展都不可避免地伴随着大量能源的消耗。当前,发展可再生能源是缓解我国能源储备紧缺问题,调整优化我国能源结构的最佳方式。海洋温差发电是一种潜力巨大的可再生能源,我国拥有漫长的海岸线,尤其在南海区域极为适合推广海洋温差发电技术。低品位热源回收技术的工况与带辅热的海洋温差发电系统中相似,且基本循环原理相同。因此,为进一步提高循环系统的发电效率,本文通过对低品位热源回收技术中的两个关键设备换热器和膨胀机进行研究,为提高实际工程中循环系统的效率提供重要的参考意义。本文主要研究内容如下:矩形凹槽流路作为板式换热器的基本元件,应该进一步明确脉动流场下凹槽流路内的流动特性以及换热强化规律。通过电磁流量计监测瞬时脉动流流量用以分析实验中脉动流振幅的变化趋势,通过压差变送器监测流路的压降,通过铝尘法实现流动可视化。实验结果表明脉动流的实际振幅随频率的增加而降低。并且存在一个临界频率使得只有当脉动频率低于临界值时,脉动流的振幅才能达到理论设定值。流动可视化结果表明脉动流场下的凹槽流路中存在两种流动模式,即稳定流和不稳定流,其中不稳定流促进主流和凹... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 海洋温差发电研究现状
    1.3 换热器凹槽流路及脉动流的研究现状
    1.4 膨胀机的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 脉动流流场下凹槽流路的实验研究
    2.1 实验装置与实验参数
        2.1.1 实验设备简介
        2.1.2 凹槽流路几何参数
        2.1.3 脉动流的定义
        2.1.4 参数无量纲化
        2.1.5 实验操作条件
    2.2 实验结果与讨论
        2.2.1 实验数据的滤波处理
        2.2.2 振动分数的实际值与理论值之间的差异
        2.2.3 脉动频率对压降和局部压力振幅的影响
        2.2.4 脉动流可视化
        2.2.5 脉动流量和压降的相位差
    2.3 本章小结
3 脉动流流场下凹槽流路的数值研究
    3.1 物理模拟的描述
    3.2 数学模型的建立
        3.2.1 基本控制方程
        3.2.2 边界条件与初始值
        3.2.3 数值模拟方法
        3.2.4 网格无关性验证
    3.3 数值模拟结果与讨论
        3.3.1 模拟结果的验证
        3.3.2 相位差的理论分析与CFD结果
        3.3.3 换热强化数值模拟结果
        3.3.4 流量、出口温度和壁面平均(?)的相位差
    3.4 本章小结
4 涡旋膨胀机的实验研究
    4.1 应用于OTEC系统中膨胀机的选型
    4.2 有机朗肯循环实验设计
        4.2.1 实验原理简介
        4.2.2 实验设备以及数据采集简介
    4.3 涡旋式膨胀机实验结果分析
        4.3.1 实验数据随时间变化规律
        4.3.2 热源温度和入口温度对膨胀机性能的影响
        4.3.3 工质流量对膨胀机性能的影响
    4.4 本章小结
5 涡旋膨胀机的数值研究
    5.1 涡旋膨胀机的结构和工作原理
    5.2 动、静涡盘啮合原理
        5.2.1 动、静涡盘的啮合条件
        5.2.2 共轭型线的基本理论
    5.3 涡旋膨胀机中等壁厚型线类型及生成原理
        5.3.1 线段渐开线
        5.3.2 正四边形渐开线
        5.3.3 圆渐开线
        5.3.4 基于三种渐开线的涡旋齿结构参数的比较
    5.4 几何模型建立和数值求解方案
        5.4.1 几何模型的建立
        5.4.2 数值求解方案
    5.5 数值模拟结果与讨论
        5.5.1 流线和压力场分析
        5.5.2 膨胀机几何参数对机械效率的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
附录 UDF程序源代码
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3180604