周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在太阳能高温吸热管内的强化换热研究

周向非均匀高密度热流引发的过热问题一直影响着太阳能热发电站中高温吸热器的运行安全,混合熔融盐作为高温传热工质的引入使得这一问题更加严峻。该文建立了混合熔融盐在太阳能高温吸热管内对流换热与强化换热数值计算模型,研究了周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在光滑管与强化换热管内的换热性能。结果显示:内插螺旋纽带强化换热方式对周向非均匀热流边界条件下吸热管的管壁温度和管内流体温度分布均匀性有明显改善。间隙率C与扭曲率y的减小都有助于强化换热效果的增加,特别是C=0,即内插纽带完全接触管壁时,强化传热效果最为显著,但与此同时小的间隙率与扭曲率也造成阻力系数的增大。

抛物槽式太阳能吸热管热损失研究

利用稳态平衡的方法测出了抛物槽式太阳能吸热管的热损，并拟合出了公式，为吸热管热性能提供了重要参数。分析计算了吸热管端部保温部分热损失以及金属管的膨胀量、风速和环境温度对热损的影响，结果表明：吸热管端部热损比较大，占总热损7．3％-9．1％，在槽式太阳能热发电站运行时也应该做好端部的保温；吸热管温度越高，热损越大；风速越大，环境温度越高，热损越大，但风速和环境温度影响较小；热损随着金属管的膨胀量的增大而减小，但是热损变化微乎其微，可以不加考虑。

高温显热-潜热复合储热系统传热特性研究

储热是解决可再生能源供需不匹配的重要手段。本文对以空气为传热介质,以显热材料—高铝陶瓷球和潜热材料—熔融盐相变管为储热材料的高温显热-潜热复合储热系统的传热特性开展了实验研究。研究结果表明:在充放热过程中,利用熔盐相变储热材料稳定的相变温度特性,可以有效地提升固体堆积床储热系统的热稳定性。显热-潜热复合储热系统的循环热效率达到75%左右,高于全显热固体堆积床储热系统。

塔式太阳能热发电站定日镜镜面面形检测与三维重构

定日镜是塔式太阳能热发电站的核心装置,对定日镜面形进行快速精确检测是保证电站高效运行的关键。文章基于二维条纹反射方法对定日镜面形的快速检测进行了分析研究,结合Hermite插值理论对面形进行三维重构,其研究结果将提升定日镜的面形检测效率及产品竞争力,具有很好的应用前景。

储热材料在太阳能热发电领域中的应用与展望

太阳能是一种分布广泛、储量巨大、取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源。据统计，每年投射到我国陆地表面的太阳能总量相当于17000亿t标准煤，是我国2011年能源消费总量的488．5倍。在全球资源与环境问题日趋严峻的今天，开发和利用太阳能是实现可持续发展、促进能源供应多元化、保证能源安全的重要途径之一。同绝大多数可再生能源一样，受地域差异、季节变换、昼夜交替、沙尘云遮等因素影响，到达地面的太阳能也存在不连续的特点。

太阳能热发电站中固体储热模块的优化设计

以修正集总热容方法建立固体储热单元的1D非稳态模型,并利用模型的解析解推导发电量与传热流体温度的关系式;提出以流体出口温度和发电量为约束条件及单位发电成本为目标函数的优化设计方法。该文以混凝土和铸铁2种固体储热材料为例对储热模块进行优化设计,并对比分析上述2种储热材料的储热成本。

液-液气引射器的数值模拟及实验研究

引射器内部的流动过程复杂,其设计与分析一般都是建立在一维分析和实验基础上的半经验公式上。由于液-液气引射器在实验及数值模拟方面的研究都很少,因此,依托液-液气引射器实验台,在双流体模型的基础上,引入了滑移系数的概念,并建立了液-液气引射器流场模拟的数值模型。通过实验和不同滑移系数下的模拟对比,确定了滑移系数为11%为宜,通过大量的模拟和实验对比验证了此模型的适用性,此结果可为掌握引射器的工作机理、引射器的设计及其优化提供依据。

碳化硅泡沫陶瓷空气吸热器的动态仿真研究

在Modelica语言和Dymola软件平台的基础上,建立塔式太阳能热发电系统中碳化硅泡沫陶瓷空气吸热器的一维非稳态仿真模型。仿真模型中采用体积对流换热系数和Rosseland辐射传递方程描述对流换热和辐射传热过程,空气热物性参数随温度和压力变化。该模型的仿真结果正确性得到空气吸热器实验平台的实测验证,可用于以碳化硅泡沫陶瓷为吸热体的空气吸热器动态特性预测。

太阳电池PID现象的数值模拟分析

针对传统晶硅太阳电池电势诱导衰减(PID)现象中可动电荷Na^+在硅表面积累的影响,对发生PID现象电池的非漏电区域和漏电区域分别采用扩展的肖克莱-里德-霍尔复合模型和双电荷层导致p-n结导通的假说进行分析讨论。根据分析结果推测,可动电荷Na^+对于组件效率的影响同被SiN_x的场钝化作用所屏蔽的隐性缺陷密切相关。提高界面钝化效果,阻止Na^+扩散至界面处同隐性缺陷结合有利于抗PID组件的制备。

电化学腐蚀多晶硅衬底减反射效果研究

将多晶硅片置于HF、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、去离子水的混合溶液中,研究电流密度、腐蚀时间对多晶硅绒面形貌以及表面反射率的影响。实验结果表明,可在多晶硅上获得平均孔径为5～20μm、深为1～3μm的腐蚀坑,其加权反射率达到11.3%,较处理之前降低了60%。

氢等离子体处理钝化层对高效晶硅异质结太阳电池性能的影响

研究不同时间氢等离子体处理(HPT)氢化非晶硅a-Si:H(i)钝化层对高效晶硅异质结太阳电池(效率>23%)性能的影响。发现适当时间的HPT可改善钝化效果提升电池性能,但过长时间的HPT可导致薄膜钝化效果变差,有效少数载流子寿命降低。分析认为HPT时间过长,H原子进入到a-Si:H(i)薄膜层中,导致薄膜内部SiH2增多,微结构因子(R)增大,薄膜质量变差。并且,适当时间的HPT改善太阳电池性能的幅度有限,而过长时间的HPT导致电池性能下降却很明显。因此,针对高效率的晶硅异质结太阳电池,应对钝化层沉积之后的HPT工艺进行谨慎控制。

高温空气电阻炉内强化传热性能实验研究

本文对基于碳化硅泡沫陶瓷的高温空气电阻炉内的传热性能进行了实验研究。通过在高温空气电阻炉内插入不同数量的泡沫陶瓷片,研究陶瓷片数量对空气出口温度的影响。同时研究了泡沫陶瓷片的位置对空气出口温度的影响。实验结果表明:当炉膛内不插入泡沫陶瓷片时,在空气流量为200 m^3/h时,空气出口温度为650℃,当炉膛内插入五块泡沫陶瓷片时,空气出口温度达到980℃。本文从实验方面验证了将碳化硅泡沫陶瓷应用到太阳能热发电的吸收器中,强化空气与吸热材料之间的换热的可行性。

高温空气在蜂窝陶瓷体内蓄热特性研究

采用数值模拟方法对不同孔隙率和孔壁厚的蜂窝陶瓷体的蓄热特性进行研究。对高温空气在不同结构的蜂窝陶瓷体内流动过程中的压降、温度及蜂窝陶瓷体的蓄热特性进行了分析。研究结果表明:流体在蜂窝陶瓷内流动时,处于层流阶段的压降仅为湍流情况下的1/10。蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热时间与蓄热体的孔壁厚成正比。蓄热体孔壁厚h=2mm时,出口空气温度达到800K所需的时间仅为2h。停止对蜂窝陶瓷进行热量输入时,蜂窝陶瓷体能进行自身的热平衡,在一定的时间内,使蓄热体内部的温度场趋于平衡。