千瓦级碟式太阳能斯特林发动机的研究

【摘要】：在当今能源与环境的双重挑战下，碟式太阳能斯特林热发电技术以其清洁、高效、使用灵活等优点越来越受到人们的广泛关注。本文以等温分析法为基础，结合斯特林机换热器设计理论及Fluent软件，对千瓦级的碟式太阳能斯特林发动机进行了理论研究和数值模拟，主要工作有以下几个方面： 首先，以等温分析法为基础，通过Matlab语言编写了适用于碟式太阳能斯特林发动机的设计计算软件，利用该软件进行优化计算得到斯特林发动机运行参数及基本结构尺寸。对发动机的在额定工况下的运行特性进行了分析，同时研究了转速、循环压力、热端温度及死容积比等因素对斯特林发动机输出功率和效率的影响。 其次，对碟式太阳能斯特林发动机换热元件（回热器、加热器、冷却器）进行了理论分析和设计计算，分析了各换热元件的压力损失和流阻损失功率。对斯特林发动机系统运行时的主要热损失及影响因素进行了研究。 然后，对吸收器腔体的Fluent模型进行了简化和分析。采用Fluent软件对碟式太阳能斯特林发动机的吸收器腔体温度特性进行了数值分析，包括不同结构型式、不同尺寸的吸收器腔体温度特性的对比研究以及对一天中不同时刻吸收器腔体温度的变化情况以及加热器表面温度分布情况的研究。 【关键词】：太阳能 碟式斯特林发动机 热交换器 吸收器
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 碟式太阳能斯特林发动机的国内外研究进展10-15
• 1.3 关键技术研究15-17
• 1.4 本文主要工作17-19
• 2 千瓦级碟式太阳能斯特林发动机的性能分析19-37
• 2.1 基本理论和分析模型19-22
• 2.2 结构方案与参数确定22-28
• 2.3 斯特林发动机的性能分析28-35
• 2.4 本章小结35-37
• 3 1kWe碟式太阳能斯特林发动机换热元件的设计与分析37-55
• 3.1 回热器37-41
• 3.2 冷却器41-44
• 3.3 加热器44-49
• 3.4 指示功率49
• 3.5 斯特林发动机系统热损失计算及分析49-54
• 3.6 本章小结54-55
• 4 斯特林发动机吸收器的特性分析55-66
• 4.1 吸收器腔体模型的简化与分析55-57
• 4.2 不同腔体形状吸收器的性能分析57-60
• 4.3 不同尺寸对圆柱形腔体温度特性的影响60-62
• 4.4 一天中不同时刻吸收器的温度特性分析62-65
• 4.5 本章小结65-66
• 5 全文总结及展望66-68
• 5.1 全文工作总结66-67
• 5.2 对进一步工作的展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 硕士期间发表论文73

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