塔式太阳能热板吸热器传热性能研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunj2009
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塔式太阳能热发电是太阳能热发电的重要形式之一,相对于其他太阳能热发电技术,它具有聚光倍数高、效率高和发电成本低等优点。太阳能吸热器是塔式太阳能热发电系统的核心部件,可以将高热流密度太阳能转换为工作流体的高温热能。由于其在不均匀、高热流密度的热载荷下工作,因此如何保证其高效稳定运行已经成为塔式太阳能热发电系统的一个关键技术问题。本文针对塔式太阳能的吸热器的特点,开发了用于塔式太阳能热发电领域的新型平板热管吸热器。本文采用数值模拟方法对平板热管多相流动传热特性进行了研究,主要研究内容及结论如下:  (1)针对塔式太阳能热发电不同的传热工质开发了两种新型的塔式太阳能热板吸热器,并根据工作温度及工质的品质因素选择碱金属Na作为热管内部的工作液体。  (2)利用CFD软件对扁管式热板吸热器的传热性能进行数值模拟,并验证了以熔融盐作为蓄热介质时吸热器良好的流动传热性能,以及其在非均匀、高热流密度热载荷下有效抵抗受热不均、局部过热等优点。改变扁管外径、壁厚和切削后深度等结构参数,分析这些参数对吸热器传热性能影响,结果表明:扁管式热板吸热器能在不均匀、高能流密度下稳定运行,整体温度分布较均匀;外径在20mm至22mm区域内吸热器的综合传热性能较好;随着扁管壁厚的增大,传热效率有所提高,但也带来了流动阻力增大的问题;随着切削后深度的增加,传热效率降低,压降也有小幅度减小。  (3)利用CFD软件,结合场协同原理对板翅式热板吸热器的流动传热性能进行分析,对不同翅片形式以及不同锯齿翅片参数对板翅式热板吸热器的流动传热性能进行了评价,为板翅式热板吸热器的优化及工程应用提供了依据,结果表明:当冷介质通道为锯齿翅片时,由于存在扰动,可以有效减小其场协同角,提高吸热器的传热性能;冷介质通道为锯齿翅片时,随着翅片间距的增大,场协同角也在增大,吸热器传热效率降低;随着翅片厚度的增大,场协同角减小,吸热器传热效率提高。  
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