基于广义源项的太阳能换热器换热过程模拟

发布时间：2024-02-21 23:14

　　随着化石类能源的日益短缺和人们环保意识的不断加强,太阳能的大规模的发展利用越加凸显其特殊的重要性。太阳能容积换热器即圆柱阵列换热器作为一种效率高、可靠性好的换热器为太阳能的大规模利用提供了条件。 圆柱阵列换热器是最具潜力的太阳能热电站换热器。太阳能热电站容积换热器是由适当方式布置在封闭空体内的圆柱阵列组成,其内部结构的复杂性造成了流动特性的复杂性,此外高温高压条件下辐射和对流的耦合换热也是这种换热器的重要特点之一。 经聚焦后的太阳光经过窗口进入换热器,并通过圆柱阵列的反射作用使能量分布趋于均匀,工质从入口流经换热器内部,通过对流换热将能量携带出去。在换热过程中,容积内圆柱阵列的存在增加换热器与工质的接触面积,也使得流体的扰动增加,客观上增加了对流换热,但是同时圆柱阵列的存在也增加了流动阻力,上述特点可以通过对相关控制方程增加源项的方法加以描述。本文采用连续模型等效的在能量守恒方程增加了能量源项,在动量守恒方程增加了流动阻力源项,把圆柱阵列的客观效果表现在控制方程中,避免了真实模型内部复杂的几何结构,从而可以在宏观上研究太阳能容积换热器的换热的换热性能。涉及换热过程的能量源项采用多区域模...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1一3圆柱阵列换热器Fig.l一3Cylin面ealarrayheatexchanger

阵列的容积换热器的数值模型展开研究，为研发高效可靠的容积换热器进行理论和技术准备。该型换热器由腔体及与底部壁面固连的圆柱阵列构成，如图1一3所示。经聚焦后的太阳光经过窗口进入换热器，并通过圆柱阵列的反射作用使能量分布趋于均匀，工质从入口流经换热器内部，通过对流换热将能量携带出去。....

图2一1基于广义源项的圆柱阵列的表达Fig.2一1Pin一如arrayheatexehangerbasedongeneralizedsourceitems

简化结构并建立准确可信的计算模型是数值计算的至关重要的环节，并对模拟结果准确性和计算精度以及计算效率有重要影响。本文基于对广义源项的应用(如图2一1)，采用连续模型，在建模过程中忽略圆柱阵列结构的真实存在，把圆柱阵列结构的换热效果和流动阻力效果表达在相应的控制方程中。从而在建模时....

图3一4圆柱阵列换热器平面示意图

图3一4圆柱阵列换热器平面示意图Fig.3一ThePlainsketehofeylinderarrayheatabsother传质和可视化流动实验表明[’7闷，流体流经圆柱阵列与壁面的结合部处形成的马蹄涡从主流区卷吸并携带部分流体绕过圆柱沿流动方向扩的二次流，结合部流动形成的马蹄....

图3一5单个圆柱底部壁面流动示意图

许多研究已经发现马蹄涡及过流旋涡的存在。由于过流区域高压力梯度和边界层低动量流的存在，致使马蹄涡及过流旋涡形成并横向扩散，导致过流区域内，如图3所示的区域2，3，4的外侧具有较高的换热系数。而柱体后部即图3所示的区域2，3，4靠近柱体的内侧则由于边界层的覆盖和流体动量较弱而传热较....

本文编号：3906034