5kW点聚焦太阳能斯特林发电系统的性能分析

【摘要】： 本文针对5kW点聚焦太阳能斯特林发电系统进行了性能分析。主要研究了点聚焦太阳能聚光器的误差对系统的功率和效率的影响。对所用的太阳能聚光器进行了设计,并对系统一天的运行功率输出和效率变化进行了数值模拟。 论文首先采用接近实际应用的等温模型对斯特林发动机进行建模,分别考虑了斯特林发动机中存在的三种流动阻力引起的功率损失和八种热损失引起的效率损失。其次,对5kW点聚焦太阳能斯特林系统聚光器进行了分析和设计,考虑了实际聚光器在加工过程中精确度引起的反射面与理想旋转抛物面之间存在的偏差即反射面倾斜误差和自动跟踪过程中存在的聚光器指向误差建立了两种误差分析模型。分别用这两种模型对聚光器存在的误差对聚光效率的影响进行了数值模拟。两种模型中,一种是基于聚光器误差几何模型,另一种采用经验模型公式。比较两种模型的结果可以看出,两种不同的数学模型计算的聚光器效率是基本一致的。 最后本文还对不同太阳辐射强度对点聚焦太阳能斯特林系统的影响进行了分析和模拟。分别分析和模拟了不同的反射倾斜误差、指向误差聚光器开口直径对太阳能聚光器的效率和系统总效率的影响。并模拟了南京某晴好一天5kW点聚焦太阳能斯特林系统的效率和输出功率变化情况。结果发现,在给定的设计聚光器尺寸、接收腔开口直径和斯特林发动机前提下,系统一天的效率和输出功率呈马鞍形。在太阳辐射强度最大的中午时刻,斯特林系统因转速的增加,流动阻力增加幅度很大,总效率和输出功率下降。 【关键词】：太阳能聚光器 表面倾斜误差 指向误差 马鞍形 斯特林发动机
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TK513;TK40
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 斯特林发动机及其发展史18-20
• 1.2.1 古代斯特林发动机的发展19
• 1.2.2 现代斯特林发动机的开创阶段19-20
• 1.2.3 斯特林发动机的进一步发展阶段20
• 1.3 国内外研究状况20-22
• 1.3.1 国外研究状况20-21
• 1.3.2 国内研究状况21-22
• 1.4 研究的目的22-23
• 第二章 斯特林发动机理论数值模拟模型23-40
• 2.1 热气机和斯特林循环23
• 2.2 斯特林循环23-26
• 2.3 斯特林发动机几种分析计算方法的比较26-28
• 2.4 施密特分析28
• 2.5 实用等温计算法28-40
• 2.5.1 简化假设及限制条件29
• 2.5.2 基本功率估算29-34
• 2.5.3 流阻损失和指示功率34-36
• 2.5.4 热损失和示功循环效率36-40
• 第三章 5kW 点聚焦太阳能斯特林发动机数值模拟40-45
• 3.1 5kW 点聚焦太阳能斯特林发动机尺寸参数40
• 3.2 计算流程图40
• 3.3 5kW 点聚焦太阳能斯特林发动机计算结果40-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 5kW 点聚焦斯特林系统聚光器数值模拟和设计45-59
• 4.1 点聚焦太阳能聚光器45-46
• 4.2 点聚焦太阳能聚光器效率分析46-47
• 4.3 系数的选取47-48
• 4.4 点聚焦太阳能聚光器误差分析48-54
• 4.4.1 几何误差分析模型48-52
• 4.4.2 误差计算程序流程52-54
• 4.4.3 经验误差分析模型54
• 4.5 模拟结果分析54-56
• 4.6 5kW 点聚焦太阳能斯特林系统聚光器设计56-58
• 4.7 本章小结58-59
• 第五章 5kW 点聚焦太阳能斯特林系统数值模拟59-71
• 5.1 5kW 点聚焦太阳能斯特林系统数值模拟分析59
• 5.2 5kW 点聚焦太阳能斯特林系统计算程序59
• 5.3 计算模拟结果59-63
• 5.4 太阳辐射强度对系统影响的数值模拟63-68
• 5.5 数值模拟结论68-69
• 5.6 本章小结69-71
• 第六章 结论与展望71-74
• 6.1 对研究工作的总结71-72
• 6.2 对研究工作的展望72-74
• 参考文献74-79
• 致谢79-80
• 作者攻读硕士学位期间发表论文80

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

斯特林发动机的研究与发展    许行;宋鸿杰;

斯特林发动机的等温模型分析    许行;李亚奇;宋鸿杰;

碟式斯特林热发电熔融盐储热装置及储热腔腐蚀行为研究    王军伟

碟式斯特林太阳能热发电系统的模型构建和优化研究    何坚

斯特林发动机及碟式太阳能热发电系统的模拟和优化    杨征

太阳能光热推进聚光器的设计与研究    张万权

碟式太阳能吸热器的性能实验研究    李珍

斯特林发动机活塞杆密封结构与材料研究    高贵

碟式太阳能聚光系统的聚光与传热特性的研究    帅鸥

斯特林机菱形机构结构优化与刚柔耦合动力学仿真    陈远大

5kW碟式太阳能斯特林发电系统的设计和研制    高敏

千瓦级碟式太阳能斯特林发动机的研究    王金龙

小型斯特林发动机换热系统的研究    邹城

热阻和回热损失对铁电斯特林制冷机的(火用)经济优化性能的影响    杨惠山

回热式斯特林发动机输出功率的优化    吴锋,陈林根,孙丰瑞

太阳能驱动斯特林热机的最优性能    吴锋,孙丰瑞,陈林根

太阳能热动力系统Brayton装置与Stirling装置分析与比较    崔海亭,袁修干

回热器循环熵增的概念及其优化    顾根香,王芝秋,金东寒,黄霞平

从可持续发展战略高度审视太阳能热力发电    王野平,徐岩松,梁伟延

一种普适传热规律下斯特林热机的基本优化关系    杨惠山

碟式/斯特林太阳能热发电系统设计I——集热器设计计算数学模型    李鑫,李斌,臧春城,郑飞,李安定

空间站太阳能热动力系统和光伏电池的比较    杨静,刘石,陈焕倬,孙奉仲

斯特林热机的性能优化分析    袁都奇,刘宗修

两类回热式热力学循环性能的研究    何济洲

采用天然气的小型斯特林冷热电三联供关键技术研究和应用分析    汪海贵

热气机传动机构弹性动力分析及可视化应用研究    王宏江

分置式斯特林制冷机的热力动态模型及仿真的研究    吴卓林

关于抛物槽集热器的光学与热学的性能研究    刘毓伟

微型整体式斯特林制冷机研制及整机工程化模型研究    席有民

浅淡C++中动态内存的申请与释放    黄永生

《数据结构》的教学探讨    李正华

程序设计课程的实践教学探讨    祁淑霞;

指针在多维数组中的应用技巧    洪阳

利用数组和指针对字符串操作的比较应用    洪阳;

情商教育在C语言教学中的应用    曾凡培

C程序设计课程教学方法探讨    魏峰湖,陆红

关于《C语言程序设计》学习的探讨    王宝红;

测量低频磁场充电法    董春山,郭大江,郭勇

一种以太网交换机冷备份的实现方法    苏大忠

C程序设计课程教学方法探讨    魏峰湖;陆红;

太阳能热水器性能对比及其气候适应性分析    罗川旭;范亚云;李军凯;

基于S3C2410处理器的拳击健身娱乐系统的设计    刘礼;张子明;施远征;纪萌;王红;郭建新;

某型系列飞机电传操纵系统便携式模拟舵机的软件设计与实现    张燕;董新民;

我国太阳能热水器产品的性能对比分析    兰青;谢建;杨宗涛;程襄武;吕逢源;

由云南太阳能热水器产业看“太阳能热水器与建筑一体化结合”    程襄武;谢建;浦绍选;

太阳能发电技术的发展及应用    钱瑾;王培红;兰立君;陆璐;

深空探测同位素电源技术研究    陈雪;张梦炎;钱子勍;

家庭用微型热电联产技术    金炼;解东来;

新型太阳能聚焦器焦面能流分布仿真    王磊磊;黄护林;

太阳能辅助燃煤发电系统热力特性研究    阎秦

太阳能热光伏系统机理与实验研究    陈雪

两类回热式热力学循环性能的研究    何济洲

实现太阳能烟囱经济综合利用海水的系统性研究    朱丽

油藏数值模拟温度场问题研究    程洪亮

太阳能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理论与实验研究    刘颖

墙体型太阳能集散热辐射板的研究    崔勇

典型光学系统表面光谱辐射传输及微尺度效应    帅永

1kW斯特林发动机的实验研究及热力学分析    杨泰蓉

表面热辐射调控与定向传输特性研究    杜胜华

太阳能高效吸热陶瓷材料的研究    刘孟

U型玻璃真空管太阳能集热器热性能研究与优化设计    安玉娇

基于PLC玻璃配料系统的研究    张景颖

塔式定日镜跟踪控制系统的研究    马建华

非真空槽式集热管的热力性能研究    白洁

碟式斯特林太阳能热发电系统的模型构建和优化研究    何坚

三级恒温沼气冷热电联供系统的构建与优化研究    冯永强

基于ARM的弹底压力测试技术的研究    冯若晔

热电冷三联供系统综合性能分析    杨方德

斯特林发动机燃油系统控制装置失效安全策略研究    王坤

浅述太阳能热发电的发展历史和现状    白瑞明;

高温熔盐的制备及实验研究    吴玉庭;朱建坤;张丽娜;马重芳;

高温熔盐相变蓄热系统的数值模拟    邢玉明,崔海亭,袁修干

用四象限硅光电池和单片机实现太阳跟踪    吴静;杨懿;潘英俊;

太阳能热发电储热器防护涂层的制备及其性能    陈枭;张仁元;李风;王丹;

金属相变储能与技术的研究与发展    孙建强;张仁元;

太阳能热发电中储能容器防护涂层的制备与研究    陈枭;张仁元;李风;王丹;

储热材料在聚光太阳能热发电中的研究进展    李石栋;张仁元;李风;陈观生;刘效洲;

多晶Na_2SO_4/SiO_2复合相变储能材料晶型转变及热膨胀特性分析    黄金;张仁元;伍彬;

贵金属的结合能、体膨胀系数的研究    郑伟涛;余瑞璜;

采用天然气的小型斯特林冷热电三联供关键技术研究和应用分析    汪海贵

碟式斯特林太阳能热发电系统的模型构建和优化研究    何坚

太阳能相变储能合金容器材料的选择及性能研究    冼焯斌

聚光光伏系统的研究    高益兵

太阳能腔式吸热器热性能和热应力分析    康剑南

基于斯特林循环的发动机废气能量回收技术研究    谢必鲜

碟式太阳能热发电跟踪机构电路优化设计和实现    郑飞

菱形传动机构热气机的设计研究    丁晓峰

环槽式万向联轴器多体动力学分析及仿真    赵晓东

基于虚拟样机技术的轧辊系动力学仿真    潘虹

碟式太阳能热动力发电系统的研究    赵刚

斯特林发动机的研究与发展    许行;宋鸿杰;

斯特林发动机的应用与能源科学教育    李耀俊;杨杰;陈杰良;

碟式斯特林发电系统性能分析模型与仿真    李明震;董金钟;

斯特林发动机配气活塞变密封间隙的优化分析    张嘉;陈曦;田健;王建中;

3kW碟式太阳能斯特林发动机换热系统的研究    邹城;麦志豪;李风;张仁元;

斯特林发动机回热器性能研究    麦志豪;邹城;陈观生;李凤;张仁元;

斯特林发动机的绝热分析    许行;宋鸿杰;

斯特林引擎在小作坊应用的可行性    贾文臣;

低温差斯特林发动机在炼厂应用的前景分析    张明明;楚学永;王何强;

石蜡含量对浇铸尼龙材料摩擦磨损性能的影响    黄建龙;杨玉青;党兴武;王建吉;王彦芳;

小型蝶式太阳能斯特林发动机回热器的流阻分析    郭永飞;陈曦;张华;庞常伟;刘颖;

碟式斯特林热发电熔融盐储热装置及储热腔腐蚀行为研究    王军伟

碟式斯特林太阳能热发电系统的模型构建和优化研究    何坚

小型斯特林发动机加热器的设计研究    李佳星

碟式太阳能吸热器的性能实验研究    李珍

斯特林发动机活塞杆密封结构与材料研究    高贵

太阳能布雷顿热机发电系统仿真研究    张建国

分置式自由活塞斯特林发动机的研究    李亮

碟式太阳聚光器聚光性能及其拼接镜面位姿测量研究    徐巧

5kW碟式太阳能斯特林发电系统的设计和研制    高敏

碟式太阳能热发电蒸汽温度与压力控制系统研究    吴光波

千瓦级碟式太阳能斯特林发动机的研究    王金龙

半导体温差发电器性能的优化分析    陈金灿，严子浚

热线风速仪输出信号的温度和压力修正    梁雄耀

低NO_x燃烧技术    顾卫

黄浦区中心医院“热、电、冷”三联供工程设计及实践    郑国耀,李道林,张时飞

双工质并联型联合循环热电冷三联产总能系统的研究    赵敬德,朱华,刘妮,严建华,岑可法

热、电、冷三联供应用分析    杜垲,钱瑞年,杨思文

热、电、冷三联供的效益分析    赖艳华,吕明新

一类斯特林制冷机的生态学优化准则    杨惠山,严子浚

80K/0.25W星载斯特林制冷机试验样机研制    洪国同,郭方中,陈正刚,雒慧云,陈颜,贾旭鹏

回热器的热声指标    罗运文,余文峰,李青,郭方中

1W/80K双活塞对置直线驱动斯特林制冷机的研究    孙中章;陆永达;张永清;周皖生;李元;仰叶;刘晴;

牛津型斯特林制冷机动态模拟及实验验证    吴亦农;张存泉;刘东毓;纪国林;徐烈;

上海住宅空调能源的现状与发展    龙惟定;张蓓红;钟婷;

椭圆腔体的铣制    徐金武;

太阳能火箭发动机聚光器设计方法    张纯良,张振鹏,魏志明

复合单面聚光器角分布特性的简化计算方法    卢景霄

太阳能热发电系列文章(11) 槽式太阳能热发电中的真空集热管    王军;张耀明;王俊毅;陈勇;安翠翠;

菲涅尔透镜提高太阳能利用率的研究    姚叙红;朱林泉;薛忠晋;邢进;杨敏;

美国HyperSolar公司研制出超薄微型光伏聚光器组件原型    

复合弹性太阳能聚光器的光学特性    曹军

CPC 接收面上光强分布及其影响因素的理论和实验研究    孟华,葛新石

基于蝶式光伏发电聚光器一维跟踪机构的研制    许志龙;冯培锋;刘菊东;侯达盘;张耀明;

太阳能光伏聚光器技术进展    林海浩;张雪梅;钟英杰;

交错分布式多镜面聚光系统    张海燕;王建平;张崇巍;刘伟;

高重频LD抽运Nd:YAG电光调Q激光器    宁国斌;宋贵才;

CPC的设计计算及在太阳能集热器中的应用    刘芳;李军;刘鹰;

高重频三向侧面泵浦DPL耦合系统设计    武志超;凌铭;谭雪春;金光勇;宁国斌;梁柱;

生物显微镜部分附件的应用与调试    胡文华;顾达聪;彭瑞云;王水明;王晓民;高亚兵;李杨;马俊杰;王德文;

偏轴太阳灶的几何模型    沙永玲;袁守财;丁鸣;杨树华;胡建军;田乐;朱金陵;何晓峰;

复合抛物面聚光器(CPC)截短对其性能的影响    马鸣;郑宏飞;李家春;

太阳能热水器集热系统的优化    潘身明;黄学宁;韦早春;覃纲;罗相影;

太阳能热声制冷技术发展与展望    陈丽娟;董卫;

塔式太阳能热发电系统研究进展    张耀明;刘德有;张文进;卞新高;

南洲新能源:让太阳“落进”寻常百姓家    本报记者 王建专

SOLAR太阳能热水器专利技术扫描    魏衍亮

“榨干”太阳能    本报记者　王俊鸣

美开发大幅提高太阳能收集能力的创新技术    冯卫东

天大多项专利技术降低太阳能利用成本    记者 陈欣然 通讯员 宋雪峰

我国最大光伏电站落户西昌    何学民

四川西昌开建中国最大光伏电站    陈其珏

太阳能热利用在印度    柯时

太阳能发电有望担当主角    

银色聚光板跟踪太阳缓缓移动    王云

太阳能碟式聚光发电供热综合利用系统研究    王云峰

太阳能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理论与实验研究    刘颖

太阳能利用中的热物理基础理论及实验研究    王刚

非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究    李桂强

无光象聚光定日镜的偏轴象差的分析与修正    林晨星

太阳能高倍聚光能量传输利用理论及试验研究    韩延民

采用腔体吸收器的线聚焦太阳能集热器的理论及实验研究    翟辉

高效能空间薄膜聚光光伏系统研究    马宏财

反射聚光利用太阳能的基础理论与实验研究    江守利

太阳能热光伏系统机理与实验研究    陈雪

应用于聚光光伏模组的二次聚光器的设计与性能分析    茹占强

可折叠展开式伞状龙骨结构聚光器结构及性能分析    付比

条形平面镜聚光器的实验研究与性能优化    张辉

太阳能电热联用槽式聚光器设计与性能研究    许自霖

微小推力太阳能热推进系统高效聚光技术研究    赵沛

新型太阳能集热器性能分析与研究    吕园园

基于非成像理论的自然光组合照明光学系统的研究    郝雯雯

菲涅尔透镜及复合抛物面聚光器的设计与研究    姜磊

聚光太阳能光伏系统的研究    周改改

太阳能高温集热器热性能的研究    康继光