塔式太阳能集热器建模与动态分析

发布时间：2020-07-26 13:55

【摘要】：近年来,中国经济飞速发展,能源消耗量日益增大。但是由于传统能源的不可再生以及过多利用会对环境造成污染,大力发展新能源己势在必行。太阳能发电以其特有的优点被越来越多的人所重视。集热器是太阳能发电系统中最重要的部分之一,研究其模型结构和动态分布特性对于太阳能发电具有重要的意义。本文以美国Solar Two电站的塔式太阳能外露式集热器作为研究对象,以合理的简化假设为基础,根据质量守恒、动量守恒、能量守恒原理以及熔融盐(60%NaNO3和40%KNO3)相关的物性参数方程,结合工质在吸热过程中遵守的传热学定律,并考虑到流动过程中的热损失,利用MATLAB商业软件搭建出熔融盐工质管道吸热模型。为了研究工质在不同因素的阶跃扰动下的动态变化规律,选择采用了 Lagrange流体质点追踪法,该方法通过对管道中不同位置的流体质点流动进行追踪,可以比较准确地反映出管道内工质的温度分布特性以及在同一位置下工质温度随时间的动态变化特性。以工质管道流动模型和流体质点追踪法思想为基础,设计出相关的算法流程,并通过应用MATLAB商业软件的编程功能来实现此算法。同时,论文还针对此模型进行了稳态工况下的验证,保证了模型的准确性。在模型验证的过程中,为了减少不确定因素的影响,采用了一种新的集热器效率计算方法。论文以某一时刻下集热器运行的工况为初始工况,在此基础上分别给予太阳能辐射强度,进口熔盐流量以及入口熔盐温度的阶跃扰动,得到了集热器内工质温度在管道中的分布和同一位置下工质温度随时间的动态变化曲线,并对仿真结果进行了理论分析。为探究阶跃扰动量的大小对集热器系统的影响,模拟过程中对同一因素给以多组不同大小的扰动值,并对结果进行对比。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK513.1
【图文】：

２４块接收板构成这个大圆柱体，而每块接收板又是由３２根竖立的吸热管组成。逡逑为使得受热均匀并且充分，接收器内的熔融盐工质采取交叉流动的方式［４９］。接逡逑收器内部流动情况如图２－２所示。逡逑９逡逑

■逦‘ｍ逡逑图２－１美国Ｓｏｌａｒ邋Ｔｗｏ太阳能电站逡逑ＳｏｌａｒＴｗｏ电站的核心部分集热器位于电站中心塔顶，是一个巨大的圆柱体。逡逑２４块接收板构成这个大圆柱体，而每块接收板又是由３２根竖立的吸热管组成。逡逑为使得受热均匀并且充分，接收器内的熔融盐工质采取交叉流动的方式［４９］。接逡逑收器内部流动情况如图２－２所示。逡逑９逡逑

％Ｊ逡逑（Ｉ逡逑ｓａｌｔ邋ｏｕｔｌｅｔ逡逑图２－２集热器内部熔盐流动示意图逡逑首先，入口的熔融盐平均分成两段，从集热器的北部流入。两股熔融盐工质逡逑分别沿着东西方向各流经６块接收板。接着，两段熔融盐工质流体交叉互换位置，逡逑各自继续向南再次分别流经６块接收板；最后，熔融盐从集热器的南部出口流出逡逑［５Ｇ］。两段熔融盐工质流体都流过１２块接收板，通过在流动过程中交叉互换，保逡逑证了两股流体的吸热量基本相同，进而使得接收器出口温度大体一致。逡逑该系统集热器中采用熔融盐作为内部传热工质。熔融盐相比于其他Ｘ质有其逡逑独特的优点，例如导热性和热稳定性良好，蒸汽压力较低；比热容大和粘度低；逡逑具有较宽的工作范围；可同时作为传热工质和蓄热工质。这里我们选用的熔融盐逡逑由６０％ＮａＮＯ３和邋４０％ＫＮＯ３组成，其物理性质参数与温度的拟合函数如下［３９］。逡逑ｐ邋＝－０．６２

【参考文献】

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本文编号：2770846