太阳能明托热机的理论和实验研究
发布时间：2021-07-24 22:01
随着人类社会文明的不断进步和人们生活水平的不断提高,人们对能源的需求量也越来越大。而常规能源日渐枯竭,因此大力发展各种可再生能源成为当务之急。太阳能集热和各种余热、废热等低品质热能来源广泛、总量巨大,但从中提取机械能难度较大。明托热机是一种可将太阳能或其他低品质热能转化为机械能的装置,具有低转速,高扭矩的特点,能在较小的温差下吸热做功,具在独特优势。但其较低的性能阻碍了自身的发展和应用。明托热机的理论研究还不完善,此前关于明托热机的理论研究较少,仅一篇论文提出明托热机理论效率的计算方法,但公式在随后的应用过程中出现被误用的现象。本文将就明托热机目前存在的问题进行研究和探讨,在分析、计算和提高热机性能方面做出尝试。本文主要内容包括明托热机的理论研究、数值模拟和实验研究。研究首先阐述了明托热机原始结构模型的能量吸收和转化过程,分析原始结构模型效率低下的原因,提出了改进结构模型,通过添加绝热内壁面与绝热活塞等附属结构,按作用将工质分为相变做功和传导配重两个部分,仅使需要相变做工的工质吸热,使仅起传导配重作用的工质与热源隔离,以此减少大量吸热量和缩短吸热时间,大幅提高热机效率和功率。理论分析部...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 我国的能源概况
1.2 太阳能和低品质热能来源和使用简介
1.2.1 我国的太阳能资源
1.2.2 常见的非聚光太阳能热利用技术
1.2.3 常见太阳能聚光利用技术
1.2.4 其他低品位热能来源
1.3 常见低品质热能转化利用技术
1.4 明托热机原始结构模型的组成和运行原理
1.4.1 湿式明托热机的运行原理
1.4.2 干式明托热机的运行原理
1.4.3 明托热机的起源和发展
1.4.4 明托热机原始结构模型的特点
1.5 本文研究内容及目的
1.6 本章小结
第2章 明托热机改进结构模型简介
2.1 明托热机的改进结构模型
2.2 明托热机改进结构模型的特点
2.3 本章小结
第3章 明托热机的理论分析
3.1 明托热机原始结构模型的效率
3.2 明托热机改进结构模型的效率
3.3 恒定热源温度条件下明托热机原始结构模型的功率
3.4 恒定热源温度条件下明托热机改进结构模型的功率
3.5 恒定热流密度条件下明托热机原始结构模型的功率
3.6 恒定热流密度条件下明托热机改进结构模型的功率
3.7 本章小结
第4章 明托热机的数值模拟研究
4.1 应用通用工质热物性参数法求解热机工质工作温度流程
4.2 恒定热源温度条件下明托热机的性能
4.3 不同h_a和h_b比值对明托热机性能的影响
4.4 恒定热流密度条件下明托热机的性能
4.5 本章小结
第5章 明托热机的实验研究
5.1 实验平台简介
5.1.1 系统组成
5.1.2 数据监测和采集系统
5.1.3 实验的操作和运行
5.2 实验过程定性描述
5.3 实验结果定量分析
5.3.1 显热法计算明托热机性能
5.3.2 焓差法计算明托热机性能
5.3.3 计算结果与分析
5.4 比较与讨论
5.5 本章小结
第6章 全文工作总结和展望
6.1 论文的主要工作及创新点
6.2 后续工作和展望
参考文献
附录1 符号表
附录2 图表清单
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]低品位热能回收发电应用研究[J]. 梅映新,李志,夏焕锦. 船电技术. 2012(S1)
[2]我国能源结构与能源经济效率的国际比较[J]. 王爱兰. 中国国情国力. 2012(06)
[3]太阳能等照度带聚焦菲涅耳透镜研究[J]. 王刚,陈则韶,胡芃,程晓舫,莫松平,江守利. 太阳能学报. 2012(01)
[4]抛物碟式太阳能聚光器的聚光特性分析与设计[J]. 王云峰,季杰,何伟,陈海飞. 光学学报. 2012(01)
[5]能源消费和中国经济增长关系研究[J]. 李宏岳. 经济问题探索. 2012(01)
[6]表层结冰对太阳池性能的影响研究[J]. 李楠,孙文策,张财红,史玉凤. 太阳能学报. 2011(08)
[7]GDP与能源消费之间的关系研究[J]. 鄢琼伟,陈浩. 中国人口.资源与环境. 2011(07)
[8]线性菲涅耳聚光系统无遮挡镜场布置的光学几何方法[J]. 杜春旭,王普,马重芳,吴玉庭. 光学学报. 2010(11)
[9]新型槽式太阳能聚光集热器的研究与试验[J]. 谢果,郑宏飞,王海江,陶滔. 可再生能源. 2010(06)
[10]槽式太阳能聚光集热器热性能数值研究[J]. 熊亚选,吴玉庭,马重芳,张业强. 工程热物理学报. 2010(03)
博士论文
[1]与新型百叶集热墙结合的复合太阳能炕系统实验和理论研究[D]. 江清阳.中国科学技术大学 2012
[2]热管式光伏光热综合利用系统的理论和实验研究[D]. 符慧德.中国科学技术大学 2012
[3]与建筑一体化太阳能双效集热器系统的实验和理论研究[D]. 罗成龙.中国科学技术大学 2010
[4]太阳能双效溴化锂吸收式制冷系统的性能研究[D]. 韩崇巍.中国科学技术大学 2009
本文编号：3301511
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 我国的能源概况
1.2 太阳能和低品质热能来源和使用简介
1.2.1 我国的太阳能资源
1.2.2 常见的非聚光太阳能热利用技术
1.2.3 常见太阳能聚光利用技术
1.2.4 其他低品位热能来源
1.3 常见低品质热能转化利用技术
1.4 明托热机原始结构模型的组成和运行原理
1.4.1 湿式明托热机的运行原理
1.4.2 干式明托热机的运行原理
1.4.3 明托热机的起源和发展
1.4.4 明托热机原始结构模型的特点
1.5 本文研究内容及目的
1.6 本章小结
第2章 明托热机改进结构模型简介
2.1 明托热机的改进结构模型
2.2 明托热机改进结构模型的特点
2.3 本章小结
第3章 明托热机的理论分析
3.1 明托热机原始结构模型的效率
3.2 明托热机改进结构模型的效率
3.3 恒定热源温度条件下明托热机原始结构模型的功率
3.4 恒定热源温度条件下明托热机改进结构模型的功率
3.5 恒定热流密度条件下明托热机原始结构模型的功率
3.6 恒定热流密度条件下明托热机改进结构模型的功率
3.7 本章小结
第4章 明托热机的数值模拟研究
4.1 应用通用工质热物性参数法求解热机工质工作温度流程
4.2 恒定热源温度条件下明托热机的性能
4.3 不同h_a和h_b比值对明托热机性能的影响
4.4 恒定热流密度条件下明托热机的性能
4.5 本章小结
第5章 明托热机的实验研究
5.1 实验平台简介
5.1.1 系统组成
5.1.2 数据监测和采集系统
5.1.3 实验的操作和运行
5.2 实验过程定性描述
5.3 实验结果定量分析
5.3.1 显热法计算明托热机性能
5.3.2 焓差法计算明托热机性能
5.3.3 计算结果与分析
5.4 比较与讨论
5.5 本章小结
第6章 全文工作总结和展望
6.1 论文的主要工作及创新点
6.2 后续工作和展望
参考文献
附录1 符号表
附录2 图表清单
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]低品位热能回收发电应用研究[J]. 梅映新,李志,夏焕锦. 船电技术. 2012(S1)
[2]我国能源结构与能源经济效率的国际比较[J]. 王爱兰. 中国国情国力. 2012(06)
[3]太阳能等照度带聚焦菲涅耳透镜研究[J]. 王刚,陈则韶,胡芃,程晓舫,莫松平,江守利. 太阳能学报. 2012(01)
[4]抛物碟式太阳能聚光器的聚光特性分析与设计[J]. 王云峰,季杰,何伟,陈海飞. 光学学报. 2012(01)
[5]能源消费和中国经济增长关系研究[J]. 李宏岳. 经济问题探索. 2012(01)
[6]表层结冰对太阳池性能的影响研究[J]. 李楠,孙文策,张财红,史玉凤. 太阳能学报. 2011(08)
[7]GDP与能源消费之间的关系研究[J]. 鄢琼伟,陈浩. 中国人口.资源与环境. 2011(07)
[8]线性菲涅耳聚光系统无遮挡镜场布置的光学几何方法[J]. 杜春旭,王普,马重芳,吴玉庭. 光学学报. 2010(11)
[9]新型槽式太阳能聚光集热器的研究与试验[J]. 谢果,郑宏飞,王海江,陶滔. 可再生能源. 2010(06)
[10]槽式太阳能聚光集热器热性能数值研究[J]. 熊亚选,吴玉庭,马重芳,张业强. 工程热物理学报. 2010(03)
博士论文
[1]与新型百叶集热墙结合的复合太阳能炕系统实验和理论研究[D]. 江清阳.中国科学技术大学 2012
[2]热管式光伏光热综合利用系统的理论和实验研究[D]. 符慧德.中国科学技术大学 2012
[3]与建筑一体化太阳能双效集热器系统的实验和理论研究[D]. 罗成龙.中国科学技术大学 2010
[4]太阳能双效溴化锂吸收式制冷系统的性能研究[D]. 韩崇巍.中国科学技术大学 2009
本文编号：3301511
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