太阳能电站双罐式熔盐蓄热系统的优化设计及研究

【摘要】：现阶段，环境问题和能源问题已经成为全球所关注的两大主要问题。太阳能作为清洁的可再生能源，受到了越来越多的重视。但是太阳能最大的缺点是不连续性。因此，蓄热装置的设计对于太阳能电站的发展和应用具有非常重要的作用。本文的目的是为太阳能热电站设计合理的蓄热系统。 本次设计主要分为三大部分。首先，论文根据蓄热系统的结构以及运行介质的不同，对蓄热系统在结构上进行分类，并分别阐述了各种系统的运行特点及优缺点。最后，对以油盐为介质的太阳能电站及以熔盐为介质的太阳能电站进行经济性比较。通过计算比较两种电站蓄热系统的花费以及集热场的花费，最终得出一比例曲线：当纯盐电站的集热场花费与油盐电站集热场花费的比值低于此曲线，选用纯盐电站的经济型更好。 其次，对蓄热罐进行优化设计。对于某一运行参数恒定的太阳能电站，蓄热罐的体积是恒定的。但是，随着蓄热罐高度的变化，它的各部分结构就会发生改变。因此，本文以蓄热罐的高度为变量，建立蓄热系统的结构模型。并以各项费用为依据，对蓄热罐进行优化设计。本文以50MW的太阳能电站为例，用所建立的模型，对该电站的蓄热系统进行优化设计，最终得出蓄热系统的最佳结构。 最后，对蓄热系统的油-盐换热器进行设计。油-盐换热器的作用是进行载热流体和蓄热介质之间的能量转换，根据此换热器的性质，选择换热器的类型为管壳式换热器、根据两台换热器串联换热的方式进行设计计算。 通过一系列的计算和比较，最终得出，50MW太阳能热电站，采用双罐式熔盐蓄热系统时，最佳的蓄热罐高度为13.2m。换热器为两台换热器串联换热。为制造方便，两台换热器采用2-4型管壳式换热器，并使用相同型号的换热管。 【关键词】：太阳能电站 蓄热装置 熔盐 换热器
【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】：TK514
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 课题研究的背景及意义9-11
• 1.2 太阳能发电11-15
• 1.3 太阳能蓄热的国内外研究现状15-21
• 1.4 本研究的主要内容21-22
• 2 蓄热系统结构及介质优化设计22-35
• 2.1 蓄热系统的结构22-24
• 2.2 根据结构分类的蓄热系统24-27
• 2.3 根据介质分类的蓄热系统27-29
• 2.4 蓄热介质优化设计29-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 太阳能蓄热系统优化设计35-51
• 3.1 蓄热系统的初始参数35-37
• 3.2 罐体设计及费用37-41
• 3.3 保温层设计及费用41-42
• 3.4 底部设计及费用42-45
• 3.5 熔盐泵费用45
• 3.6 土地费用45-46
• 3.7 50MW 太阳能热电站蓄热系统的优化设计46-50
• 3.8 本章小结50-51
• 4 换热器优化设计51-75
• 4.1 换热器设计方案51-59
• 4.2 换热器传热面结构的设计计算59-67
• 4.3 换热器结构计算67-69
• 4.4 换热器的传热计算69-72
• 4.5 阻力计算及核算72-74
• 4.6 本章小结74-75
• 5 结论75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-82

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