太阳能蓄热水箱结构优化及储放热性能分析

显热储热是解决太阳能热利用中不稳定与波动性的一种有效方式。以常见水介质作为显热储能的媒介材料,采取蓄热罐体装置实现太阳能的储放热应用。初选水箱基本形状为圆柱形,对罐底进行锥形结构优化,探究了圆锥底角分别为40°、45°、50°3类工况下蓄热水箱的各自蓄热变化特性。利用Fluent数值软件,基于非稳态层流换热模型,对蓄热装置的体平均温度变化和体最大温度变化等进行了模拟研究。结果表明,当圆锥底角为50°时,蓄热水箱整体充放热性能较优,且该参数下蓄热水箱体平均温度为308.612 K时,比圆锥底角为40°与45°的蓄热水箱体平均温度分别高出0.202%与0.053%。在此基础上,进一步分析了50°蓄热水箱的储热与放热动态变化规律,研究了蓄热水箱内部储、放水过程中各自体积分数、速度场等关键指标的分布特性。该研究可为太阳能蓄热系统的优化设计与工程化应用提供一定参考。

CPC集热器冷却通道结构优化及换热流动数值模拟

利用复合抛物面聚光集热器实现光伏与光热一体化应用,是太阳能综合利用的一种有效方式。针对光伏构件表面降温的核心问题,分别从进口截面优化和冷却流道布局2个角度进行了理论仿真,提出了矩形、半圆形和梯形内管3种不同形状的进口截面方案。结合控制方程,利用Fluent软件模拟了各流道内部温度场、速度场等传热流动分布规律。研究表明,当质量流量较小时,矩形截面综合性能较好;当质量流量较大时,半圆形截面综合性能较优。在此基础上,提出传统直管和新型弯管2种不同构件的冷却通道方式,并对比探究了不同进口截面通道的换热流动特性及系统热、电?效率。结果表明,在相同边界条件下,新型弯管的综合换热性能优于传统直管。

高速向心涡轮机组疲劳可靠性研究

针对联合循环机组昼起夜停,或大量调峰机组频繁启停开展向心涡轮机组适应性研究,对向心涡轮机组在工业供热蒸汽能量梯级利用上的运行可靠性具有重要意义。针对涡轮机组核心部件的疲劳问题,建立有限元分析模型,采用ANSYS有限元软件对涡轮机组进行机启动、正常停机两种工况进行模拟,对瞬态热应力、瞬态机械应力及两者耦合应力进行分析。研究表明,转子启停最大应力点处最大值变化范围较小,机组设计使用寿命下,转子和汽缸能适应昼起夜停工况。