太阳能槽式集热器性能及应用研究

【摘要】：太阳能槽式集热器是太阳能光热转换领域发展最为成熟的集热器类型,应用范围最广。其性能的优劣直接影响着太阳能槽式聚光系统的能量利用率及经济性,因此,本文针对太阳能槽式集热器的性能进行了如下研究。(1)对前人建立的LS-2型太阳能槽式集热器的模型进行了验证,并利用大庆地区气象参数,对LS-2型太阳能槽式集热器进行数值模拟。结果表明,当流体入口温度30℃,流量42.3L/min,太阳辐射强度800W/m2,吸热管表面热流密度12884.4W/m2时,集热器的瞬时效率为63.87%;对影响集热器性能的7个参数进行了单因素及正交实验下的多因素分析,针对大庆地区而言,各因素的影响程度从大到小依次为入口温度、太阳辐射强度、管径、流量、集热面积、管长、环境温度。最后通过对各因素指标进行综合分析,得到各参数的最优值依次为入口温度30℃,太阳辐射强度800W/m2,管径75mm,流量42.3L/min,集热面积14m2,管长7m,环境温度20℃。(2)提出一种添加相变材料的太阳能槽式存储集热器,设计了一套该集热器在油田集输系统的应用流程,分析了该模型的热量传递过程,同时对该集热器的集热效率进行了理论计算。结果表明,相比于传统的LS-2型太阳能槽式集热器,当二者在相同条件下运行时,该集热器的集热效率为65%;若将该模型应用于油田现场实际集输环路时,计算得到集热面积为4095m2,所需集热器数量为105台。最后采用计算投资回收周期的方法对本文列举的三种集热器的经济性进行了分析,结果表明,针对该系统,太阳能槽式集热器的经济性最好。本文的研究成果可以为大庆地区开发利用太阳能槽式聚光技术提供借鉴和参考。 【关键词】：太阳能槽式集热器 数值模拟 正交实验 瞬时效率 应用设计
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK513.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 前言8-14
• 1.1 研究的背景及意义8-9
• 1.2 太阳能槽式集热器研究及应用现状9-13
• 1.2.1 太阳能槽式集热器研究现状9-12
• 1.2.2 太阳能槽式集热器应用现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第二章 太阳能槽式集热器物理模型和数学模型14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 物理模型14
• 2.3 数学模型14-22
• 2.3.1 太阳角计算14-16
• 2.3.2 太阳辐射强度计算16-17
• 2.3.3 系统效率计算17-22
• 2.4 SolTrace软件介绍22-23
• 2.5 Fluent软件介绍23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 太阳能槽式集热器效率数值模拟25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 集热器数值模拟参数确定25-26
• 3.3 模型验证26-29
• 3.3.1 光学效率模型验证26-27
• 3.3.2 瞬时效率模型验证27-29
• 3.4 太阳能槽式集热器效率数值模拟29-31
• 3.4.1 大庆地区气象参数29
• 3.4.2 流体介质的选择29-30
• 3.4.3 数值模拟结果30-31
• 3.5 集热器瞬时效率影响因素分析31-39
• 3.5.1 单因素分析32-37
• 3.5.2 正交实验分析37-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第四章 太阳能槽式集热器应用研究41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 太阳能槽式存储集热器模型建立41-44
• 4.2.1 相变材料的选择41-42
• 4.2.2 物理模型42-44
• 4.2.3 数学模型44
• 4.3 两种太阳能槽式集热器油田现场应用研究44-47
• 4.3.1 应用流程设计44-45
• 4.3.2 太阳能集热器总面积确定45-46
• 4.3.3 系统负荷计算46-47
• 4.4 太阳能集热器经济性分析47-49
• 4.4.1 太阳能工程经济性分析准则及分析方法47-49
• 4.4.2 三种太阳能集热器经济性实例对比分析49
• 4.5 本章小结49-51
• 第五章 结论51-52
• 参考文献52-56
• 发表文章目录56-57
• 攻读学位期间参加的学术交流57-58
• 致谢58-59

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