能流分布对超临界CO2腔式太阳能吸热器热-力特性的影响

应用ANSYS建立以超临界CO2为循环工质的螺旋管腔式太阳能吸热器的热-力耦合模型,得到不同能流分布形式下的温度场和应力场。依据Mendelson-Roberts-Manson方法,研究不同能流分布对吸热管预期使用寿命的影响。研究表明,能流分布形式对吸热器温度和应力分布及其使用寿命影响显著。在保持系统吸收总能量不变的情况下,吸热器表面局部能流越大,其局部温度越高,局部蠕变损伤加剧,影响系统使用寿命;局部能流梯度越大,其热应力越大,加剧局部蠕变破坏,影响其使用寿命。

均匀壁面热流下太阳能腔式吸热器的自然对流数值模拟

在考虑变物性以及腔体固壁与流体间流固耦合的基础上,采用定热流的热边界条件和RNG k-ε紊流模型,对相同热流密度不同倾角以及相同倾角不同热流密度下的圆柱形腔式吸热器的腔体内的自然对流特性进行了三维数值模拟。结果表明:随着腔体壁面上的热流密度增加,内壁面上平均温度将升高,平均努塞尔特数增加;随着吸热器倾角的增大,平均努塞尔特数减小;随着离采光口距离的增大,腔体壁面温度近似呈线性规律升高,同一截面不同位置处的壁面温差减小,但减小的幅度不大。

太阳能腔式吸热器光热转换特性及其在油田上的应用

以油田规模化利用太阳能为背景,建立基于蒙特卡洛射线踪迹法的腔式吸热器光热转换物理模型和数学模型,通过数值模拟计算腔式吸热器的热流密度分布特性,设计一种新型太阳能腔式吸热器,结合油田应用对太阳能腔式吸热器出口水温进行计算.结果表明,新型太阳能腔式吸热器的热流密度分布基本呈正态分布,在太阳辐射强度为1 100W/m2,最大辐射热流为0.22MW/m2时,系统实际聚光比为200,吸热器出口水温为50.2℃,能够满足油田应用需求.