太阳能驱动有机朗肯循环性能分析及优化
发布时间：2022-02-09 14:50
太阳能作为最清洁能源之一,能量巨大、几乎不受地域限制的特点使其可利用形式多种多样,其中太阳能通风集热技术就广泛应用于绿色建筑方面,并且该技术中伴随着集热系统出口空气的中低温余热产出。而基于传统朗肯循环、将低沸点有机物代替水蒸汽作为系统循环工质的有机朗肯循环系统,具有利用中低温热源驱动、结构简单等特点。因此考虑将二者结合应用于绿色建筑,实现光-热-电的能量转化,对能量梯级利用、改善能源结构有重要意义。选择简单的类太阳能烟囱壁式通风集热结构与基本有机朗肯循环系统配合,由于太阳能辐射强度逐时变化的特点,为了整体系统稳定运行,需在两个系统单元之间增加储热装置。而后根据传热机理与热力学定律建立相应的数理模型,其中有机朗肯循环系统的计算模型包括热力学模型与经济型模型。根据所建立模型利用FLUENT与MATLAB进行模拟计算,内容包括:太阳能通风集热系统单元的倾角布置参数以及基于此布置出口空气温度的模拟;有机朗肯循环系统中不同工况条件（蒸发温度、蒸发压力、冷凝温度等重要运行参数）引起系统性能（热力学性能与经济性能）的变化规律并进行相应的敏感度分析,得到不同性能优化时应优先考虑的运行参数。为进一步优化...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的绿色建筑
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-11-图2-2小型太阳能通风集热系统结构图2-3太阳能通风集热系统结构太阳能通风集热系统的结构以及热量传递机制如图2-3所示，根据此结构建立各位置的能量平衡方程，如下。玻璃板：hhhTATThATtTCVaaep)())((dd1111groundrg,skyrg,ecg,1111+++=IAATTh112ag)(++(2-1)
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-16-（k）（l）图2-4各月月平均日辐射量-集热器倾角关系图表2-1各月月平均日的最佳倾角月份123456789101112最佳倾角79.5°74.5°66°51°31°19°24.5°43.5°61°72.5°78.5°80.5°通过计算结果可以知道，由于太阳能辐射强度逐时变化的特点导致每时每刻太阳能通风集热系统收集到的能量都在变化，因此若以收集到的辐射强度最大为参考标准的话，集热器倾角也应该是时刻变化的，也就是跟踪式太阳能集热器。但是本文选取的集热器为应用于绿色建筑、安装在房屋壁面的结构，因此安装时倾角应该固定。所以考虑以集热器表面全年收集到的太阳能辐射强度最大为标准来进行集热器倾角的确定。综合以上原则进一步计算求得，全年平均日辐射量最大时对应的集热器的最佳倾角为57.5°如图2-5，此时模拟计算得到太阳辐照强度约为300W/m2。图2-5全年月平均日辐射量-集热器倾角关系图
【参考文献】：
期刊论文
[1]光热建筑一体化Trombe墙体系统传热性能[J]. 龙激波,阿勇嘎,王泉,王平. 土木建筑与环境工程. 2018(01)
[2]聚光光伏温差复合发电技术在绿色建筑瓷片中的设计研究[J]. 谢旭,陈金亮. 工业设计. 2017(06)
[3]新型相分离冷凝器相变传热强化机理研究[J]. 徐进良. 科技资讯. 2016(14)
[4]太阳能光热低温利用发展与研究[J]. 季杰. 新能源进展. 2013(01)
[5]太阳能烟囱发电技术研究现状及在建筑中的应用展望[J]. 谭军毅,姚莉,余国保,刘红维. 太阳能. 2013(12)
[6]中低温热能发电技术的热力学对比分析[J]. 安青松,史琳. 华北电力大学学报(自然科学版). 2012(02)
[7]低温太阳能热力发电有机朗肯循环工质的选择[J]. 王辉涛,王华. 动力工程. 2009(03)
[8]我国建筑耗能状况及有效的节能途径[J]. 江亿. 暖通空调. 2005(05)
[9]太阳能开发利用的现状及发展趋势[J]. 高峰,孙成权,刘全根. 世界科技研究与发展. 2001(04)
博士论文
[1]中低温余热有机朗肯循环热经济性优化及实验研究[D]. 冯永强.哈尔滨工业大学 2016
[2]多种太阳能新技术在示范建筑中的应用研究[D]. 于志.中国科学技术大学 2014
[3]太阳能空气集热及双效集热模块的实验和理论研究[D]. 马进伟.中国科学技术大学 2013
[4]北方供暖“零煤耗”农宅实现模式与关键技术研究[D]. 杨铭.清华大学 2011
[5]太阳能有机朗肯循环中低温热发电系统的数值优化及实验研究[D]. 李晶.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]建筑中主动应用太阳能烟囱效应的设计策略[D]. 刘舒婷.南京工业大学 2015
[2]光伏技术在太阳能建筑和工程监测系统中的应用研究[D]. 饶力.浙江大学 2007
本文编号：3617202
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见的绿色建筑
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-11-图2-2小型太阳能通风集热系统结构图2-3太阳能通风集热系统结构太阳能通风集热系统的结构以及热量传递机制如图2-3所示，根据此结构建立各位置的能量平衡方程，如下。玻璃板：hhhTATThATtTCVaaep)())((dd1111groundrg,skyrg,ecg,1111+++=IAATTh112ag)(++(2-1)
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-16-（k）（l）图2-4各月月平均日辐射量-集热器倾角关系图表2-1各月月平均日的最佳倾角月份123456789101112最佳倾角79.5°74.5°66°51°31°19°24.5°43.5°61°72.5°78.5°80.5°通过计算结果可以知道，由于太阳能辐射强度逐时变化的特点导致每时每刻太阳能通风集热系统收集到的能量都在变化，因此若以收集到的辐射强度最大为参考标准的话，集热器倾角也应该是时刻变化的，也就是跟踪式太阳能集热器。但是本文选取的集热器为应用于绿色建筑、安装在房屋壁面的结构，因此安装时倾角应该固定。所以考虑以集热器表面全年收集到的太阳能辐射强度最大为标准来进行集热器倾角的确定。综合以上原则进一步计算求得，全年平均日辐射量最大时对应的集热器的最佳倾角为57.5°如图2-5，此时模拟计算得到太阳辐照强度约为300W/m2。图2-5全年月平均日辐射量-集热器倾角关系图
【参考文献】：
期刊论文
[1]光热建筑一体化Trombe墙体系统传热性能[J]. 龙激波,阿勇嘎,王泉,王平. 土木建筑与环境工程. 2018(01)
[2]聚光光伏温差复合发电技术在绿色建筑瓷片中的设计研究[J]. 谢旭,陈金亮. 工业设计. 2017(06)
[3]新型相分离冷凝器相变传热强化机理研究[J]. 徐进良. 科技资讯. 2016(14)
[4]太阳能光热低温利用发展与研究[J]. 季杰. 新能源进展. 2013(01)
[5]太阳能烟囱发电技术研究现状及在建筑中的应用展望[J]. 谭军毅,姚莉,余国保,刘红维. 太阳能. 2013(12)
[6]中低温热能发电技术的热力学对比分析[J]. 安青松,史琳. 华北电力大学学报(自然科学版). 2012(02)
[7]低温太阳能热力发电有机朗肯循环工质的选择[J]. 王辉涛,王华. 动力工程. 2009(03)
[8]我国建筑耗能状况及有效的节能途径[J]. 江亿. 暖通空调. 2005(05)
[9]太阳能开发利用的现状及发展趋势[J]. 高峰,孙成权,刘全根. 世界科技研究与发展. 2001(04)
博士论文
[1]中低温余热有机朗肯循环热经济性优化及实验研究[D]. 冯永强.哈尔滨工业大学 2016
[2]多种太阳能新技术在示范建筑中的应用研究[D]. 于志.中国科学技术大学 2014
[3]太阳能空气集热及双效集热模块的实验和理论研究[D]. 马进伟.中国科学技术大学 2013
[4]北方供暖“零煤耗”农宅实现模式与关键技术研究[D]. 杨铭.清华大学 2011
[5]太阳能有机朗肯循环中低温热发电系统的数值优化及实验研究[D]. 李晶.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]建筑中主动应用太阳能烟囱效应的设计策略[D]. 刘舒婷.南京工业大学 2015
[2]光伏技术在太阳能建筑和工程监测系统中的应用研究[D]. 饶力.浙江大学 2007
本文编号：3617202
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