基于CFD-DEM方法的太阳能阻碍流吸热器内部颗粒吸热和流动特性研究

新型直接式太阳能热化学吸热器的设计对太阳能高效制备燃料至关重要。针对直接式固体颗粒吸热器玻璃沾染、吸热器蓄热、吸热器回热等问题,提出一种太阳能阻碍流式吸热器,并采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)和离散元(discrete element method,DEM)的方法对吸热器内部颗粒吸热和流动特性进行研究。探索气体流速、辐照强度等因素对吸热颗粒通过率和温度分布的影响规律。结果表明入口气体流速为1m/s的时候,与非阻碍式吸热器相比,0.8s的时间吸热颗粒在阻碍式吸热器内部通过率由93.5%降低到了72.5%,然而,吸热颗粒的平均温度由1374.69K提升至1742.32K;阻碍颗粒预热后,即使在太阳光入射强度为0W/m^(2)的条件下,0.8s的时间,吸热颗粒出口平均温度依然能够达到1673.51K,最高温度可以达到1844.78K;当气体入口的流速从1m/s增加到3m/s,0.8s时刻,吸热颗粒的通过率也从72.5%减小到60.5%,同时其平均温度也由1742K降低到1633K。研究结果验证了新型吸热器的储热及抗热震效果。