槽式太阳能阵列挡风增速效果数值模拟

采用开源计算流体力学软件OpenFOAM中的Simple求解器对流场进行数值模拟,研究5.00 m/s风速下槽式太阳能阵列挡风墙挡风效果。对由槽式太阳能阵列组成的6个不同高度的挡风墙对整体流场速度的影响以及不同高度挡风墙背风侧30,60,90 m处的速度进行了分析。研究发现,当气流通过挡风墙时,低于墙高的位置速度大幅衰减,而高于墙高的位置开始加速,存在明显的分区作用。当气流流过挡风墙后,会在其后形成明显的速度衰减区,其面积和延伸与挡风墙的高度正相关。在挡风墙背风侧较远处,高于墙高的气流开始减速,低于墙高的气流开始加速,并随着距离的增加风速逐渐趋于平稳。

槽式太阳能辅助燃煤发电系统集成方式

针对某600 MW超临界发电机组,提出3种槽式太阳能辅助燃煤机组发电(SAPG)系统的集成方式.第1种为太阳能场并联取代高压加热器,第2种为太阳能场高压串联取代高压加热器,第3种为太阳能场低压串联取代高压加热器.利用Matlab编程建立槽式太阳能辅助燃煤电厂发电的仿真模型,在功率增大模式(PB模式)下仿真计算不同的集成方式热力性能,对3种集成方式下系统的太阳能发电量、光电转换效率、标准煤耗率等指标进行对比分析.结果表明,SAPG系统的3种集成方式随着太阳法向直接辐照度EDNI的增大,太阳能引入规模达到峰值为192.37 MW,太阳能发电量为59.55 MW,光电转换效率达到20.10%,标准煤耗率最低为264.44 g/(kW·h).当EDNI≤482 W/m2时,低压串联的集成方式下太阳能发电量、光电转换效率、标准煤耗率等指标均优于高压串联及并联集成的方式;当EDNI≥482 W/m2时,并联集成方式的热力性指标均优于其他2种集成方式,高压串联的集成方式热力性能指标最低.

槽式光热装置承压特种设备损伤模式及检验检测难点分析

本文通过对槽式光热装置的工艺流程及生产特点进行分析,识别出装置存在的典型损伤模式有机械疲劳、热疲劳、熔盐腐蚀、低分子有机酸腐蚀和碱应力腐蚀开裂等。结合槽式光热装置的运行情况和承压设备特点,发现检验检测过程中存在导热油管道长期高温运行无法停机检验检测,核心设备存在多种疲劳损伤模式检验检测要求高及安全评价难等行业难点问题,为保障光热发电领域特种设备安全,亟须加强科技攻关予以解决。

槽式太阳能热发电站中槽式集热器桩基础的施工工艺研究

以某槽式太阳能热发电站的集热场施工工程为例,在国内尚无相关成熟施工工艺的现状下,针对槽式集热器桩基础施工工程量大,以及地脚螺栓施工精度高、工期紧的特点,对槽式集热器桩基础及地脚螺栓安装、固定的施工工艺进行了研究。在满足工程实践需求的前提下,从桩基础点位测量、桩基础成孔、钢筋笼的制作与安装、地脚螺栓固定架的设计和制作、地脚螺栓的安装及固定、混凝土浇筑等各方面对槽式集热器桩基础施工工艺流程进行了多次论证和现场实际验证,最终提出了一套独特的槽式太阳能热发电站中槽式集热器桩基础的施工工艺。通过实际工程验证,该槽式集热器桩基础施工工艺有效控制了地脚螺栓的施工质量,从而确保了槽式集热器的安装精度,并在大幅加快现场施工进度的基础上满足了工程的施工要求。该施工工艺可广泛应用于其他大规模槽式太阳能热发电站的槽式集热器桩基础施工中。

抛物槽式真空管太阳能集热器强化相变蓄热的模拟研究

为了提高抛物槽式真空管太阳能集热器相变材料导热性能,设计了一种相变材料埋置金属泡沫与半圆管型强化换热结构相结合的真空管太阳能集热器,利用FLUENT软件对其蓄热过程中的传热进行了数值模拟,分析了热流密度分布非均匀的情况下在相变材料中集成翅片和金属泡沫对相变材料液态分数的影响.

不锈钢槽式预埋组件受拉性能研究

为研究不锈钢槽式预埋组件在拉力作用下的受力性能,首先对S-CAG-53/34、S-CBG-52/34两种不锈钢预埋槽道进行锚杆中心线和槽道跨中位置受拉静载试验.试验结果表明:不锈钢预埋槽道主要发生槽口卷边屈曲破坏.然后,采用有限元分析软件ABAQUS建立2种不锈钢槽式预埋组件的有限元模型,将数值模拟结果与试验结果对比,验证有限元模型的准确性和适用性.最后,建立50个足尺试件的有限元模型,研究槽口卷边厚度、槽道侧壁厚度、锚杆尺寸、锚杆间距以及相邻荷载对不锈钢槽式预埋组件受拉性能的影响.分析结果表明:增加槽道槽口卷边厚度、槽道侧壁厚度以及减少锚杆间距均能有效提高不锈钢槽式预埋组件的受拉承载力;增加槽口卷边及侧壁厚度会使槽道截面刚度提高,从而提高槽道跨中部位受拉承载力;减少锚杆间距使得槽道受弯承载力增加,从而提升槽道跨中部位受拉承载力.改变锚杆长度对槽道跨中位置受拉承载力的影响较小;在一定间距内同时施加多个荷载,会导致部分锚杆承受较高荷载,对槽道承载力产生影响,但这种影响随着锚杆间距减少逐渐降低.

不锈钢槽式预埋组件受剪性能研究

为研究不锈钢槽式预埋组件在剪力作用下的破坏模式和承载性能,完成了3组9个带混凝土基材的不锈钢槽式预埋组件试件的受剪试验。试验结果表明,平行受剪工况下破坏模式为齿牙剪切破坏,垂直受剪工况下破坏模式为混凝土边缘破坏及槽道卷边受弯破坏。在试验的基础上,通过ABAQUS软件建立了有限元分析模型,并验证了模型的准确性。通过数值分析研究了齿牙尺寸、混凝土强度、边缘距离、锚件中心线间距及预埋槽道有效埋深等参数对极限承载力的影响。结果表明,平行受剪工况下,平齿型槽道的齿牙数量、宽度及厚度的增加均可提高极限承载力,齿牙高度对极限承载力影响较小;垂直受剪工况下,平齿型和燕尾型槽道的混凝土强度及边缘距离的增加均可提高极限承载力,而锚件中心线间距的增加则使极限承载力降低,预埋槽道有效深度对极限承载力影响较小。给出了不同破坏模式下的受剪承载力计算公式,通过试验结果与有限元模拟结果的对比,验证了承载力计算公式的有效性。

抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用

球形接头是抛物面槽式太阳能集热器的关键部件,针对球形接头易发生运转卡涩和导热油泄漏问题,研制了一套球形接头性能测试系统。该测试系统可以实现球形接头在旋转、摆转或旋摆联动模式下,以及在导热油温度达393℃和压力达4.1 MPa工况条件下的加速寿命测试。以导热油为传热流体,开展了球形接头在导热油温度为393℃和压力为2.3 MPa工况条件,以及温度、压力变化条件下的性能测试研究,分析了球形接头在模拟12年寿命期的扭矩特性和密封性能,验证了该测试系统运行的稳定性和可靠性,并且关键技术参数的控制精度和测量精度满足使用要求,为球形接头的性能评价提供了技术支撑。

油麦兼用气送式集排器立槽式供种装置设计与试验

针对现有油麦兼用气送式集排器供种装置兼用供种结构复杂、大播量工况下供种量不足等问题,设计了一种立槽式高通量油麦兼用供种装置。阐述了立槽式供种装置工作原理,确定了变容积供种机构主要结构参数,分析了供种转速和立式槽轮叶片伸出量等工作参数对供种装置油菜、小麦供种性能的影响规律,明确了油菜、小麦供种性能较优时的工作参数范围。EDEM仿真试验结果表明,立槽式供种装置具有良好的破拱充种性能及供种过程种子运动轨迹一致性,当小麦供种转速不小于20 r/min、叶片伸出量不小于9 mm时,可有效避免脉动供种问题对其供种性能的影响,实现油麦兼用稳定供种。台架试验结果表明,排种油菜时,供种转速为10~30 r/min,供种装置供种速率可达66.20~210.41 g/min,供种速率稳定性变异系数小于2.3%,种子破损率小于0.65%;排种小麦时,供种转速为20~50 r/min,叶片伸出量为9~21 mm,供种装置供种速率可达1184.20~6080.44 g/min,供种速率稳定性变异系数小于1.9%,种子破损率小于0.4%。田间试验结果表明,当油菜、小麦播种量分别为6.5、180 kg/hm^(2)时,搭载立槽式供种装置播种机总播量误差分别为1.68%和4.16%,出苗后测量得油菜、小麦平均株距分别为56.96、23.34 mm,各行株数一致性变异系数分别为16.92%、18.02%,满足油麦兼用播种作业标准要求。

槽式太阳能集热管内导热油结焦产物特性分析

鉴于槽式太阳能集热管壁面堆积的结焦产物对集热管安全问题及其内导热油流动和换热的影响,分析了某槽式太阳能热发电系统运行3年后集热管结焦产物的表观形貌和产物特性.结果表明:结焦产物在金属内管周向呈现聚光侧较厚、坑洼状的粗糙表面和非聚光侧较薄的非均匀分布;结焦产物颗粒立体感明显,具有结焦团聚焦和分散焦2种形式;结焦产物堆积后真密度为1.2597 g/cm 3,通过DSC蓝宝石法测得比热容为0.83~2.11 J/(g·K);使用闪光法在400℃时测得有结焦产物的不锈钢金属内管样品导热系数为24.05 W/(m·K),比无结焦产物的不锈钢金属内管样品导热系数降低了21.7%,由此说明结焦产物显著影响金属内管的传热性能.

紧凑型槽式太阳能集热器与建筑用能匹配特性分析

我国建筑能耗占全国总能耗约40%,将太阳能与建筑相结合,可有效降低建筑能耗对化石能源的依赖,助力“双碳”目标实现。基于一种紧凑型热管真空管槽式集热器,设计了吸收式制冷空调系统,并与地源热泵集成,构建了多能互补耦合供能系统。首先,对比分析紧凑型热管真空管槽式集热器与普通真空管式集热器的集热性能;然后,以某600 m^(2)建筑物为供能对象,在TRNSYS软件中搭建太阳能空调系统,对该建筑进行供能;最后,搭建多能互补供能系统,提升整体供能效率。结果表明:该紧凑型热管真空管槽式集热器与普通真空管式集热器相比,集热温度提升25%,集热面积减少52.5%,集热量提升2.5倍。多能互补太阳能空调系统能极大改善太阳能系统与季节的匹配性,满足建筑物全年的供能需求及热水供应。该系统对太阳能与建筑一体化研究以及建筑供能研究有良好的参考价值。

导热油槽式光热发电机组传储热系统运行控制的优化

光热发电作为一种新兴的清洁能源,在降低能源消耗、改善环境污染方面有着重要的意义。本文针对导热油槽式光热发电机组传储热系统运行控制问题,分析了传储热系统工作特性和运行控制方式,提出了控制模式的优化,并对系统常用运行模式的自动控制提出了建模方向和方式,有效提高了系统运行效率和稳定性,实现了太阳能光热发电的高效利用。

槽式聚光器镜面高压气流除尘实验研究

太阳能聚光系统的镜面积尘不仅降低了光电转换效率,还缩短了系统的使用寿命。为此,搭建了槽式聚光镜面压缩空气除尘系统。运用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、X射线衍射仪和X射线荧光光谱仪等仪器,对积尘颗粒的晶体结构、尺寸分布、元素种类及其占比进行了分析。通过压缩空气除尘系统研究了风刀喷头的入口压力,镜面倾角,除尘高度对除尘效率的影响。结果表明,直径小于10μm的颗粒在积尘中所占比例超过50%,其中石英和白云母是积尘颗粒中主要的物质成分。积尘颗粒中的元素含量差异显著,氧元素含量最高,其次是硅元素,而氢元素的含量最低。除尘效率随着除尘压力的增加、镜面布置的倾角增大以及风刀喷头的除尘角度和高度减小而提高,最高除尘效率可达98.94%,此时镜面的积尘密度为0.03 g/m^(2),反射率为98.94%。

新型槽式太阳能真空吸热管设计方法及其光学性能研究

针对传统槽式太阳能集热系统工质运行温度受限,以及真空吸热管表面能流密度分布不均而引起的热应力过大等问题,文章在不改变聚光器结构的条件下,提出了一种新型的槽式太阳能真空吸热管的设计方法,通过减小金属内管直径、下移金属内管位置以及在金属内管上方加装双曲线型二次聚光器来提高太阳能聚光比,改善了金属吸热管表面能流密度分布。利用仿真计算方法研究了新型槽式太阳能真空吸热管的光学性能,结果表明:和传统槽式太阳能真空吸热管相比,该新型结构在仅损失1.88%光学效率的情况下将聚光比从62 kW/m^(2)提升至71 kW/m^(2);能流密度分布均匀度改善了55.05%,提升了聚光-吸热系统的整体性能。

基于约束最优模型预测抗干扰的槽式太阳能集热场出口温度控制方法研究

槽式太阳能集热场出口温度的控制对槽式太阳能发电系统的安全性和经济性至关重要。通常,集热场出口温度要求维持在设定值附近或跟踪设定值变化,但是集热场中存在的变量约束和多源扰动增加了该控制目标实现的难度。为此,该文提出一种约束最优模型预测抗干扰控制方法,首先通过模型转化将多源扰动重构为单一集总扰动并设计扩张状态观测器估计该集总扰动,进而提出一种稳态目标值动态优化方法以兼顾变量约束、抗干扰和设定值跟踪等多重控制性能,并提出一种带扰动补偿的最大受控容许集构造方法将无穷数量约束转换为有限数量约束,采用双模态控制策略求解等效二次规划型约束优化问题。最后,仿真结果表明,与对比控制方法相比,该方法虽然牺牲了一定运行速度,但能在控制作用及其增量满足约束进而保证系统安全性的前提下,以较小的超调量和动态偏差实现对复杂光照强度变动、集热场入口温度波动、导热油流量波动以及参数摄动等扰动的有效抑制和设定值跟踪的控制目标。该方法可用于解决包括槽式太阳能集热场在内的一类热工对象变量受限下的多源扰动抑制和设定值跟踪问题。

基于熔盐介质的大开口槽式集热器光热性能分析

建立了基于熔盐介质的槽式太阳能集热器的光学仿真模型和传热模型。经验证,传热介质出口温度与实际出口温度误差在±1%以内,周向能流密度误差在4.7%以内,表明所建模型准确性较高。分析了槽式集热器开口弦长、集热管直径、光学误差等对其光学性能的影响,以及法向直接辐照度、熔盐介质流速等对集热系统热性能的影响。结果表明,当开口弦长不变时,选择较大直径的集热管可以提高光学效率与截断因子,使系统热性能略有提高,而入射角和光学误差的增加会降低光学性能;增加法向直接辐照度或传热介质流速可以提高系统热效率。

CFRP约束插槽式双柱墩抗震性能研究

研究了CFRP约束插槽式双柱墩的抗震性能,利用ABAQUS软件建立考虑了钢筋循环退化效应的桥墩模型,重点分析了CFRP的厚度和约束范围对桥墩抗震性能的影响。在横向地震荷载作用下,双柱墩发生弯曲破坏,基础和盖梁的塑性铰区混凝土被压碎。CFRP厚度增加,混凝土的被动约束增强,桥墩的屈服荷载、极限荷载和耗能等抗震性能指标提高,且残余位移减小;CFRP约束在塑性铰区比约束在非塑性铰区,抗震性能改善显著。

槽式光热电站汽轮机大修问题分析及对策

中广核太阳能德令哈有限公司50 MW槽式光热示范电站汽轮机在首次大修中发现双轴系转子找中心测量误差超限、汽轮机高低压缸末级动静叶片水蚀及汽水疏水管道弯头频繁泄漏等典型问题,对其进行原因分析,确定双轴系转子找中心测量误差超限原因为减速机高速轴中间过渡轴因自重牵引减速机高速轴下沉引起测量误差;汽轮机高低压缸末级动静叶片水蚀严重原因为高压中温机组高压缸排汽存在蒸汽带水情况,机组低负荷、低背压长时间运行,导致高低压缸末级蒸汽湿度增大,加剧了水蚀作用;汽水疏水管道弯头泄漏原因为机组疏水使用频繁,蒸汽湿度升高及安装时吹管不彻底,汽水管道内存有焊渣等杂质,导致浮球式疏水器无法形成凝结水,管道弯头长期经受汽水混合物冲蚀,使管壁减薄、泄漏。后经处理后,以上问题得到解决。

浅析光热电站槽式集热器光学设计方法

基于槽式太阳能集热器“太阳辐照能流”的传递流程,搭建光线在集热器的反射镜(考虑集热器钢构支撑精度和跟踪精度)到集热管的能量传递计算模型和公式组;通过分析公式中的“变量因素”对集热器光学性能的影响,归纳出关键变量(抛物线面型变量,能流变量和拦截率变量)。梳理具有商业化项目业绩和符合未来技术发展趋势的集热器样本方案,通过多变量下相关因素的矩阵式关联计算,开展不同方案的光学性能分析,梳理出集热器光学设计的优化要素。

槽式光热电站大规模单回路管道施工技术

以某100MW槽式光热电站为背景,改进施工工序、研制安装工艺,进行管道组装、焊接和试压吹扫。采取化整为零,分环节批量作业的方式,有效保证了单回路管道安装的速度和质量;过程中通过各类创新与发明,以保证各最小单元焊接质量为基础,最终完成全部单回路管道安装。该技术为单回路管道安装创造了条件,大幅降低了光热电站建设的工期成本。