首页 > 学术论文

塔式太阳能熔盐吸热器的传热特性研究与设计

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:51:36
热度:

塔式太阳能熔盐吸热器的传热特性研究与设计【摘要】:随着能源危机日益严重,太阳能成为很有潜力的可再生能源。目前世界各地都积极地投入到聚光太阳能热发电系统的研究中,全球正筹建的聚光太阳

【摘要】:随着能源危机日益严重,太阳能成为很有潜力的可再生能源。目前世界各地都积极地投入到聚光太阳能热发电系统的研究中,全球正筹建的聚光太阳能热电站的装机容量有17GW,其中中国有2.5GW。中国太阳能热发电技术尚处于起步阶段,对于外接式管式吸热器研究较少。 本文对塔式太阳能热电站熔盐吸热器进行传热特性和散热损失的研究,并基于熔盐吸热器材料热应力提出了熔盐吸热器的设计方法,并以50MW熔盐吸热器为例,进行尺寸的优化设计。本文主要的工作如下: (1)分析了流体流动传热的基本理论和热力特性仿真平台Fluent的设置,并给出了熔盐吸热器传热工质熔盐物性参数数据和拟合函数。 (2)对非均匀热流密度下的吸热管内侧流体熔盐流动传热特性进行了网格化建模和仿真计算,分析了熔盐和吸热管的传热特性,包括吸热管截面温度分布、内外壁和熔盐的轴向温度分布、平均传热性能和局部传热性能。在吸热管的平均传热性能研究中,通过Fluent数值模拟、Sieder-Tate经验公式、Gnielinski经验公式和文献实验计算的结果比较,Gnielinski经验公式更适合本文研究的非均匀热流密度熔盐吸热器的传热特性。 (3)基于吸热器散热损失计算需要,对吸热器外侧流体空气流动传热特性进行了网格化建模和仿真计算,分析了空气和吸热器间的传热特性,计算了不同吸热器外壁温度、环境温度和风速下的空气和吸热器间的换热系数。 (4)提出了熔盐吸热器的设计方法。该方法是基于吸热器材料热应力,在吸热器形制、高径比、最小壁厚和熔盐流速引起的阻力损失(熔盐泵容许扬程)等综合约束条件下,围绕吸热器热效率最优,给出了熔盐吸热器尺寸设计方法。通过仿真发现,在满足上述约束条件下,吸热管壁厚和熔盐流速对吸热器容许热流密度影响较大,吸热管内径对吸热器容许热流密度影响较小。壁厚和吸热管内径越小、熔盐流速越大的熔盐吸热器的热流密度和热效率越高。而吸热器高径比、最小壁厚和熔盐泵容许扬程限制了吸热管壁厚和熔盐流速。 最后,对50MW吸热器进行优化设计,优化后吸热器热效率为86.8%,容许热流密度为519.5kW/m2,熔盐流速为2.6m/s,吸热器参数为:高度为5.9m,直径为5.2m,总面积为96.2m2,吸热器中吸热管内径为18.5mm,壁厚为1.2mm。 【关键词】:塔式太阳能热电站 熔盐吸热器 传热特性 热应力 热流密度
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ021.3
【目录】:
  • 致谢5-6
  • 摘要6-7
  • Abstract7-9
  • 目录9-15
  • 1 绪论15-29
  • 1.1 课题研究背景和意义15-16
  • 1.2 聚光太阳能热发电系统16-19
  • 1.2.1 槽式太阳能热发电系统17-18
  • 1.2.2 碟式太阳能热发电系统18-19
  • 1.2.3 塔式太阳能热发电系统19
  • 1.3 吸热器研究现状19-27
  • 1.3.1 吸热器传热工质20-21
  • 1.3.2 吸热器传热性能研究现状21-25
  • 1.3.3 吸热器设计研究现状25-27
  • 1.4 课题研究内容和论文安排27-29
  • 2 流体流动传热基本理论及Fluent平台29-41
  • 2.1 物理模型29-31
  • 2.1.1 控制方程29-31
  • 2.1.2 湍流模型31
  • 2.2 一些设置31-34
  • 2.2.1 对流换热计算31-32
  • 2.2.2 操作条件设定32
  • 2.2.3 单元区域条件设定32-33
  • 2.2.4 边界条件设定33
  • 2.2.5 控制方程离散化33-34
  • 2.2.6 求解方法34
  • 2.3 求解器使用方法34-35
  • 2.4 UDF35-36
  • 2.5 熔盐物性参数拟合36-40
  • 2.5.1 熔盐密度36-37
  • 2.5.2 熔盐热容37-38
  • 2.5.3 熔盐导热系数38-39
  • 2.5.4 熔盐动力粘度39
  • 2.5.5 熔盐热扩散系数39-40
  • 2.6 本章小结40-41
  • 3 熔盐吸热器传热特性及散热损失研究41-55
  • 3.1 吸热管传热特性的研究42-50
  • 3.1.1 吸热管建模与网格划分43
  • 3.1.2 熔盐物性参数设置43-44
  • 3.1.3 吸热管模型计算方法44-45
  • 3.1.4 吸热管传热特性仿真45-50
  • 3.2 吸热器散热损失的研究50-54
  • 3.2.1 吸热管散热损失计算公式51
  • 3.2.2 吸热器建模与网格划分51-52
  • 3.2.3 吸热器计算方法52
  • 3.2.4 吸热器散热损失仿真52-54
  • 3.3 本章小结54-55
  • 4 熔盐吸热器设计55-63
  • 4.1 吸热器容许热应力55-57
  • 4.2 吸热器容许热流密度57-60
  • 4.3 吸热器设计60-61
  • 4.4 吸热器热效率61
  • 4.5 吸热器熔盐泵扬程61-62
  • 4.6 吸热管最小壁厚62
  • 4.7 本章小结62-63
  • 5 熔盐吸热器设计实现和仿真63-75
  • 5.1 吸热器热流密度影响因素63-68
  • 5.1.1 吸热器材料特性和熔盐分解温度63-65
  • 5.1.2 熔盐温度65-66
  • 5.1.3 吸热管壁厚66
  • 5.1.4 吸热管内径66-67
  • 5.1.5 熔盐流速67-68
  • 5.1.6 吸热器热流密度影响因素总结68
  • 5.2 吸热器平均热流密度68-69
  • 5.3 吸热器设计的影响因素69-72
  • 5.3.1 不同形制的吸热器69-70
  • 5.3.2 不同壁厚的吸热器70
  • 5.3.3 不同内径的吸热器70-71
  • 5.3.4 不同熔盐流速下的吸热器71-72
  • 5.4 50MW吸热器优化设计72-74
  • 5.4.1 吸热管内径18.5mm的50MW吸热器优化初步设计72-73
  • 5.4.2 不同吸热管内径的50MW吸热器优化初步设计73-74
  • 5.5 本章小结74-75
  • 6 总结和展望75-77
  • 6.1 工作总结75
  • 6.2 工作展望75-77
  • 参考文献77-83
  • 作者简历及在学期间的科研成果83


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

碟式太阳能热发电系统    刘巍;王宗超;

槽式太阳能热发电技术研究现状与发展    罗智慧;龙新峰;

螺旋盘管腔式熔盐太阳能吸热器的分析优化和研制    刘斌;吴玉庭;杨征;马重芳;

吸热管参数对熔盐吸热器性能的影响    杨敏林;杨晓西;杨小平;丁静;

腔式太阳能吸热器的热分析    王富强;帅永;谈和平;

高温熔盐在太阳能热发电中的应用    沈向阳;丁静;彭强;杨建平;

聚光式太阳能热发电中传热工质的研究现状    沈向阳;彭强;杨建平;文玉良;

螺旋盘管腔式太阳能吸热器的热力耦合特性    于春亮;王幸智;王富强;帅永;谈和平;

一侧全开式圆柱形腔式吸热器热损失特性实验    吴双应;徐连辉;肖兰;关靖宇;

高温高热流密度熔盐吸热管传热试验研究    杨敏林;杨晓西;杨小平;丁静;沈向阳;

居住区低碳景观设计探析    张成;曹加杰;

我国开征碳税的税率问题研究——以石化塑胶行业为例    李岩岩;赵湘莲;

我国台湾地区太阳能光伏产业演进的案例分析    刘勇;史忠良;刘继云;

铝基合金储热材料在太阳能热发电中的应用及研究进展    程晓敏;何高;吴兴文;

熔融盐相变储热材料的研究现状及发展趋势    路阳;彭国伟;王智平;王克振;马榕彬;

西方国家碳税收入使用政策比较及其启示    刘建民;胡小梅;吴金光;

斯特林发动机的研究与发展    许行;宋鸿杰;

国产太阳能硅单晶生长设备的应用研究    杨润,李留臣

光伏太阳能硅片自动对准方法的探索    张文;刘玉倩;靳卫国;王慧;

太阳能模拟电加热器的研究    魏毅立;高敏;杨勇;

基于学习曲线的风力、光伏发电成本分析与接入智能电网的时机、规模预测    郭晖;

基于学习曲线的风力、光伏发电成本分析与接入智能电网的时机、规模预测    郭晖;

槽式太阳能集热发电系统发展状况    张同伟;

以城际战略产业链促进京津冀地区合作    周艺怡;沈佶;

金属相变储热材料铝硅合金储热特性研究    陈观生;王波群;张仁元;李风;张莉;麦志豪;

绿色汽车的构想    李海燕;孟文俊;

塔式太阳能聚光系统太阳影像仿真及能量中心计算    刘宇;许芬;

基于学习曲线的风力、光伏发电成本分析与接入智能电网的时机、规模预测    郭晖;

新能源发电技术综述    李永东;苑国锋;高跃;

塔式太阳能聚光系统太阳影像仿真及能量中心计算    刘宇;许芬;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

太阳能辅助燃煤发电系统热力特性研究    阎秦

太阳能有机朗肯循环中低温热发电系统的数值优化及实验研究    李晶

广东电力低碳转型研究:路径、政策和价值    易经纬

中国对外贸易的隐含碳研究    闫云凤

中国低碳经济发展的政策研究    薛睿

太阳能热光伏系统机理与实验研究    陈雪

泛(火用)分析方法及其应用研究    蒋爱华

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

旋风除尘器内部流场实验和数值模拟研究    王黎黎

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

基于SCP范式中国光伏产业产业组织研究    黄欢

金属空气燃料电池聚合物电解质的合成    刘毅

一种新型的太阳能光伏发电控制系统的研究    刘凤龙

独立光伏发电智能LED道路照明系统的研究    张群

太阳能高效吸热陶瓷材料的研究    刘孟

光伏发电系统MPPT及自动跟踪控制的研究    焦凌云

太阳能温差发电的研究    颜军

太阳能热发电技术    纪献兵;蒲绍选;谢建;李云苍;刘滔;

太阳能热发电的研究现状与前景展望    郝雷;王树茂;刘晓鹏;蒋利军;顾宝霞;

国内外光伏发电站环境影响评价方法简析    朱林;吴菲;李健;

高温熔盐的制备及实验研究    吴玉庭;朱建坤;张丽娜;马重芳;

近壁面网格尺寸对湍流计算的影响    覃文洁;胡春光;郭良平;左正兴;

碟式太阳能热发电系统    刘巍;王宗超;

太阳能发电的发展与展望    姜茜;

太阳能热发电技术    李斌,李安定

太阳能热发电的分析与思考    李斌,李安定

槽式太阳能热发电技术研究现状与发展    罗智慧;龙新峰;

    李芙蓉郭红雨

熔融盐横纹管吸热器传递特性与强化机理研究    文玉良

碟式太阳能热发电跟踪机构电路优化设计和实现    郑飞

稀土电解废熔盐的综合利用研究    陈冬英,欧阳红,刘莲翠,谢亘

高温碳酸熔盐的制备及传热蓄热性质    廖敏;丁静;魏小兰;杨晓西;杨建平;

三元硝酸熔盐高温粘度的计算    彭强;魏小兰;丁静;杨建平;杨晓西;

熔盐氯化主要影响因素及控制方法    胡元金;

无污染熔盐硫、氮、碳(硫氰)共渗在模具上的应用    王智岩

第六届国际熔盐化学和技术学会议    

金属锆的熔盐电脱氧制备    李晴宇;杜继红;奚正平;

浅析熔盐炉点不着火的原因    李金利;张洪峰;

离子交换增强熔盐添加剂除杂机理的研究    刘沈龙;张保军;黄友奇;祁丹;蓝知惟;

熔盐炉归属为《条例》监管的建议    张洽兴;

熔盐电脱氧法制备铌影响因素的研究    李海滨;许茜;胡小峰;马青梅;任东琦;

中温铝钎剂相关三元熔盐体系研究    陈荣;高苏;张启运;

熔盐堆用冷冻阀的热-结构特性研究    李启明;唐忠锋;傅远;王纳秀;

钍基熔盐堆核能系统的放射化学    李晴暖;张岚;周伟;龙德武;窦强;吴国忠;

高温熔盐传热蓄热的基础与应用研究    吴玉庭;鹿院卫;桑丽霞;郭航;马重芳;

多元混合熔盐的制备及其性能研究    陆佳伟;朱群志;赵宏阳;

一种很有前途的低碳清洁冶金方法—重金属低温熔盐冶金    唐谟堂;唐朝波;陈永明;杨建广;杨声海;何静;欧召;

稀土熔盐模型和相图与表面张力的计算    乔芝郁;邢献然;孙益民;严丽君;

熔盐合成技术制备片状Sr_3Ti_2O_7粉体的研究    张晓泳;周科朝;李志友;候俊峰;

FLiNaK熔盐中痕量氧的测定    陈博;宗国强;高敏;肖吉昌;

江苏大学研发出系列高温熔盐泵    通讯员 张明平 陈汇龙 记者 侯力明

高温熔盐泵提高节能效率    高波

NdF_3-LiF-Nd_2O_3系熔盐结构的研究与应用    胡宪伟

氢及其同位素在熔盐中的渗透与扩散行为研究    曾友石

传蓄热熔盐的热物性研究    程进辉

新型固态氧化物熔盐电解模式与机理研究    李伟

腐蚀产物CrF_3对LiF-NaF-KF熔盐物化性质的影响研究    阴慧琴

含Cr的镍基合金在熔盐环境中的腐蚀机理研究    邱杰

2MWt液态钍基熔盐堆辐射屏蔽的预概念设计    张志宏

熔盐冷却球床堆热工水力特性研究    宋士雄

NaNO_2-KNO_3-NaNO_3三元熔盐体系物理化学性质与结构的研究    刘风国

熔盐电解固态化合物研究中的若干探索    高佩

离子交换增强技术中熔盐添加剂作用的研究    刘沈龙

氧化铝管道化溶出熔盐炉仿真系统研究    徐传恒

熔盐电脱氧制备钛中电解效率影响因素的研究    王海华

熔盐电脱氧法制备LaNi_5    马素娟

碳酸盐—氟盐高温熔盐的性能研究    杜威

熔盐电脱氧法制备CeNi_5    闫蓓蕾

Ti_3SiC_2、Ti_3AlC_2在LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为研究    李凌

KNO_3-NaNO_2系熔盐的物理化学性质研究    章凯羽