抛物面槽式太阳能直接汽化有机朗肯循环系统热力性能的研究
发布时间：2023-09-14 00:47
太阳能具有清洁、数量庞大、分布广泛等优点,是世界上最具潜力的可再生能源,开发太阳能利用技术可有效缓解环境污染及全球气候变暖。目前抛物面槽式太阳能发电技术已成为全球最为成熟的太阳能热发电技术,其中抛物面槽式直接蒸汽产生(DSG)发电技术由于具有系统简单、无需传热介质及传热效率高等优点受到世界各国学者的关注。但以水为循环工质的抛物面槽式DSG发电系统需要在较高的集热温度下才能获得较高的热效率,同时发电系统的造价也会升高。有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)技术能高效利用300℃以内的中低温热能,非常适合于能流密度较低的太阳能。为了提高太阳能驱动ORC的效率,本文提出了抛物面槽式太阳能直接汽化ORC技术。综合传热学、热力学及流体力学分析方法,构建了抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统的性能模拟及优化模型,并采用MATLAB2014b编程进行了模拟,研究的主要内容和结论归结如下：(1)构建了真空管式抛物面槽式太阳能集热器与带空气层玻璃套管式抛物面槽式太阳能集热器的性能模拟模型,并通过Sandia National Laboratories(SNL)实验...
【文章页数】：218 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 太阳能光热发电现状
1.2.1 抛物面槽式太阳能光热发电
1.2.2 塔式太阳能光热发电
1.2.3 碟式太阳能光热发电
1.3 本文的研究背景
1.4 抛物面槽式直接汽化ORC技术研究现状
1.4.1 抛物面槽式太阳能集热器性能研究现状
1.4.2 有机工质选择及热力性质计算研究现状
1.4.3 有机工质管内流动沸腾传热研究现状
1.4.4 太阳能ORC研究现状
1.5 抛物面槽式太阳能直接汽化ORC系统的研究意义
1.6 本文的研究内容与创新性
1.6.1 本文的研究内容
1.6.2 本文的主要创新点
第二章 抛物面槽式太阳能集热器及其性能
2.1 抛物面槽式太阳能集热器结构
2.1.1 真空管式太阳能集热器
2.1.2 带空气层玻璃套管式太阳能集热器
2.2 抛物面槽式太阳能集热器光学性能分析
2.3 集热器传热分析
2.3.1 从金属吸热管外壁到玻璃管内壁的传热
2.3.2 从玻璃管内壁到玻璃管外壁的传热
2.3.3 从玻璃管外壁到环境及天空的传热
2.3.4 从金属吸热管外壁通过支架传递给外界的热量
2.4 集热器能量分析
2.5 模型验证
2.6 抛物面槽式太阳能集热器性能分析
2.6.1 主要参数对有用能的影响
2.6.2 主要参数对热损失的影响
2.7 本章小结
第三章 有机工质选择及物性研究
3.1 有机工质选择原则
3.2 采用PT状态方程计算有机工质热物性
3.2.1 PT状态方程
3.2.2 逸度、焓、熵等导出参数的热力学关系式
3.2.3 有机工质汽液平衡态计算
3.3 采用函数逼近方法计算有机工质热物性
3.3.1 饱和状态有机工质热物性计算
3.3.2 过冷状态有机工质热物性计算
3.3.3 过热状态有机工质热物性计算
3.4 本章小结
第四章 金属吸热管内有机工质的传热与流动特性
4.1 有机工质管内流动传热系数与压降
4.1.1 单相流体管内对流传热系数计算
4.1.2 单相流体管内流动压降计算
4.1.3 两相管内流动沸腾传热系数的计算
4.1.4 两相流体管内流动压降计算
4.2 有机工质在金属加热管内流动沸腾传热实验
4.2.1 流动沸腾传热实验台
4.2.2 流动沸腾传热系数的计算
4.2.3 测试段热损失的计算
4.2.4 实验方法
4.2.5 实验结果
4.3 本章小结
第五章 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统热力性能
5.1 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统
5.2 数学模型
5.2.1 系统热力学分析
5.2.2 金属吸热管内有机工质流动传热模型
5.2.3 回热器结构、传热与流动阻力分析
5.3 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统性能分析·
5.3.1 不同有机工质对系统性能的影响
5.3.2 主要参数对集热器性能的影响
5.3.3 主要参数对直接汽化ORC系统性能的影响
5.3.4 系统实际情况运行模拟
5.4 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统(火用)分析
5.4.1 (火用)分析
5.4.2 直接汽化ORC系统(火用)分布
5.5 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统优化模型·
5.5.1 目标函数
5.5.2 不等式约束条件
5.5.3 优化算法
5.5.4 优化结果及分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 本文结论
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录
附录A
博士期间发表的学术论文
博士期间申请的专利及著作权
博士期间参加的主要科研项目
博士期间获得的奖励
附录B
本文编号：3846223
【文章页数】：218 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 太阳能光热发电现状
1.2.1 抛物面槽式太阳能光热发电
1.2.2 塔式太阳能光热发电
1.2.3 碟式太阳能光热发电
1.3 本文的研究背景
1.4 抛物面槽式直接汽化ORC技术研究现状
1.4.1 抛物面槽式太阳能集热器性能研究现状
1.4.2 有机工质选择及热力性质计算研究现状
1.4.3 有机工质管内流动沸腾传热研究现状
1.4.4 太阳能ORC研究现状
1.5 抛物面槽式太阳能直接汽化ORC系统的研究意义
1.6 本文的研究内容与创新性
1.6.1 本文的研究内容
1.6.2 本文的主要创新点
第二章 抛物面槽式太阳能集热器及其性能
2.1 抛物面槽式太阳能集热器结构
2.1.1 真空管式太阳能集热器
2.1.2 带空气层玻璃套管式太阳能集热器
2.2 抛物面槽式太阳能集热器光学性能分析
2.3 集热器传热分析
2.3.1 从金属吸热管外壁到玻璃管内壁的传热
2.3.2 从玻璃管内壁到玻璃管外壁的传热
2.3.3 从玻璃管外壁到环境及天空的传热
2.3.4 从金属吸热管外壁通过支架传递给外界的热量
2.4 集热器能量分析
2.5 模型验证
2.6 抛物面槽式太阳能集热器性能分析
2.6.1 主要参数对有用能的影响
2.6.2 主要参数对热损失的影响
2.7 本章小结
第三章 有机工质选择及物性研究
3.1 有机工质选择原则
3.2 采用PT状态方程计算有机工质热物性
3.2.1 PT状态方程
3.2.2 逸度、焓、熵等导出参数的热力学关系式
3.2.3 有机工质汽液平衡态计算
3.3 采用函数逼近方法计算有机工质热物性
3.3.1 饱和状态有机工质热物性计算
3.3.2 过冷状态有机工质热物性计算
3.3.3 过热状态有机工质热物性计算
3.4 本章小结
第四章 金属吸热管内有机工质的传热与流动特性
4.1 有机工质管内流动传热系数与压降
4.1.1 单相流体管内对流传热系数计算
4.1.2 单相流体管内流动压降计算
4.1.3 两相管内流动沸腾传热系数的计算
4.1.4 两相流体管内流动压降计算
4.2 有机工质在金属加热管内流动沸腾传热实验
4.2.1 流动沸腾传热实验台
4.2.2 流动沸腾传热系数的计算
4.2.3 测试段热损失的计算
4.2.4 实验方法
4.2.5 实验结果
4.3 本章小结
第五章 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统热力性能
5.1 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统
5.2 数学模型
5.2.1 系统热力学分析
5.2.2 金属吸热管内有机工质流动传热模型
5.2.3 回热器结构、传热与流动阻力分析
5.3 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统性能分析·
5.3.1 不同有机工质对系统性能的影响
5.3.2 主要参数对集热器性能的影响
5.3.3 主要参数对直接汽化ORC系统性能的影响
5.3.4 系统实际情况运行模拟
5.4 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统(火用)分析
5.4.1 (火用)分析
5.4.2 直接汽化ORC系统(火用)分布
5.5 抛物面槽式太阳能直接汽化回热式再循环ORC系统优化模型·
5.5.1 目标函数
5.5.2 不等式约束条件
5.5.3 优化算法
5.5.4 优化结果及分析
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 本文结论
6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录
附录A
博士期间发表的学术论文
博士期间申请的专利及著作权
博士期间参加的主要科研项目
博士期间获得的奖励
附录B
本文编号：3846223
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3846223.html
