塔式太阳能热发电吸热器模拟计算

本文建立了塔式太阳能热发电高温吸热器传热性能数值计算模型,采用有限元分析方法进行模拟计算,编制了预测塔式太阳能热发电吸热器热工模拟程序。本文在综合考虑多场耦合特性的情况下,研究了吸热器单模块周向非均匀热流边界条件下吸热介质对流换热系数、吸热管外壁温度、光热转化效率的数值及分布。数值模拟为工程设计提供可靠的科学依据,为塔式太阳能热发电整体控制策略的制定提供参考。

塔式太阳能熔盐吸热器光-热-力耦合模拟及性能分析

外露式吸热器因其具有耐高温、结构简单等优点成为塔式太阳能发电系统中最具发展前景的吸热器形式之一。非均匀太阳能流对吸热器安全高效运行有着直接影响,有必要对整个外露式吸热器在非均匀能流下的换热特性及应力分布开展研究。本文基于蒙特卡洛光线追踪法、有限体积法、有限元法构建了外露式吸热器光-热-力耦合数值模型,分析了外露式吸热器在不同工况下的光热转换性能,对非均匀热流下外露式吸热器整体应力分布及局部应力特性进行了探讨。研究发现光热效率的变化与DNI的变化具有伴随性;吸热器外壁温度与内部熔盐温度变化趋势一致;吸热器迎风侧对流换热系数较大,具有较高的对流损失;吸热器表面非均匀的太阳辐射能流会导致吸热壁面温度分布不均从而产生较大的集中应力;特别是北侧高热流密度区集中应力均大于南侧,吸热管内外侧温差导致受光侧和背光侧交接处应力集中。

基于能量流的塔式太阳能热发电吸热器动态建模

塔式太阳能热发电空气吸热器的最大热应力与其温度变化率成正比,吸热器出口空气温度的动态特性影响塔式光热系统的功率特性。结合热电比拟理论,采用对流换热系数和Rosseland辐射传递方程描述传热过程,建立塔式太阳能热发电系统中碳化硅泡沫陶瓷吸热体的能量流模型。通过剖析空气吸热器工作过程的传热特性,得出平均能流密度、吸热体厚度、平均孔径对出口空气温度、吸热体温度的影响,为该类空气吸热器的设计提供了理论依据。

变负荷条件下太阳能吸热器内非稳态流量分配计算模型

针对变负荷条件下太阳能水工质吸热器内出现的流量分配不均现象,建立用于分析非稳态条件下并联管内流量分配特性的计算模型。该模型通过在离散控制方程中引入时间项计算在云层遮挡、昼夜变换等变负荷条件下吸热器内工质参数的非稳态变化过程;通过对集箱及各支管内的流动区域进行统一的网格划分和耦合求解,考虑了表面热流分布和集箱-支管结构对流量分配的综合影响。利用现有文献中的实验数据对模型进行了验证。利用模型研究了非均匀热流分布对吸热器内流量分配的影响,模拟了入口压力、入口温度、表面热流密度等发生阶跃扰动后吸热器内流量分配特性的动态变化,发现在非稳态过程中各支管流量分配往往会出现急剧恶化,给吸热器正常运行带来极大安全隐患。

探讨塔式太阳能吸热器的性能优化

当前随着国家能源结构的调整步伐不断加快,节能减排提升经济效益成为企业面对的重要课题。利用太阳能热发电技术,将清洁能源重点领域集中在太阳能热发电功能的优化方面是重要的技术发展趋势。本文对太阳能热发电吸收器几何设计等进行分析,提出通过建立模型的方式能够帮助进一步改善太阳能热发电吸热器性能,希望能够对于指导太阳能热发电吸热器优化设计具有参考价值。